基于SA605和AD9850的接收电路设计及应用

1、仅供个人参考基于SA605和AD9850的接收电路设计及应用时间：2011-01-02 20:31:22 来源：郑州大学信息工程学院 作者：程明 杨晓光，毕立恒，陈莹在某些射频产品的生产调试车间，空间某些频段的射频（RF）干扰信号可能对生产和调试造成影响。因此，有必要设计一种信号测试仪检测空间RF信号的强度。本文所设计的信号测试仪具有以下基本功能：测试频率范围1 MHz30 MHz;能够灵活地在该频段上步进扫描；For pers onal use only in study and research; not for commercial use具有方便的人机交互界面，可以通过键盘输入各种预设

2、值，通过液晶显示屏随时查看 系统的工作状态等。本设计采用超外差接收方式。空间信号通过天线接收后，首先经过滤波和前置放大，与本地振荡信号混频后得到中频信号。再对中频信号进行选频、放大、检波，得到直流电压即信号的强度。经 A/ D转换送入CPU处理。在本设计中，混频电路是设计的关键。它包括信号的前置处理、本振信号的产生、混 频和中频滤波等。传统的扫频信号产生电路大多使用压控振荡器，通过改变变容二极管的电压改变本振频率，但是使用分立元件，振荡频率难以精确控制，特别是扫频宽度难以达到设计 要求。因此，本设计采用DDS（直接数字频率合成）技术，使用ADI公司的AD9850与MCU配 合,可得到精确控制的

3、扫频振荡源。采用Philips公司的SA605构成本设计方案中的混频电路。2 AD9850 和 SA605 简介2.1 DDS频率合成器AD9850AD9850用于产生频率精确可控的本地振荡源信号。AD9850采用先进的CMOS工艺,内含可编程DDS系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成。可编程 DDS系 统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个N位相位寄存器组成,N为32。每产生一个外部参考时钟，相位寄存器以步长 M递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到 正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0°360。范围的一个

4、相位点。查询表把输入地址的相位信息映射为正弦波幅度信号，然后驱动DAC输出模拟量。频率控制字由下式计算：為=（/%©£ xCLKIN）/2由于AD9850采用125 MHz有源晶体振荡器，当DAC输出频率达到40 MHz时.SFDR>50 dB。因此完全可满足本地振荡频率范围的要求。2.2 FMIF 通信器件 SA605SA605是一款高性能低功耗混频器和FM IF器件。它内部集成有混频器/振荡器、限幅中频放大器、积分检波器、静噪、对数。RSSI（接收信号强度指示）和电压较准器。其主要参数：低功率，工作电压6 V时典型电流为5.7 mA;在45 MHz时混频转换功 率

5、增益可达13 dB;在45 MHz时混频器噪声特性为 4.6 dB;中频放大/限幅增益为 102 dB;25 MHz的限幅器小信号带宽；具有额外90 dB动态范围的温度补偿接收信号强度指示器 （RSSI）;静噪和未静噪的2个音频输出；仅需极少的外围器件，适用于晶体/陶瓷/ LC各种滤波器；具有极高的灵敏度等。基于以上特性，SA605适用于设计高性能通信接收机、RF信号强度测量、频谱分析仪等。本解决方案中SA605用于将天线接收的 RF信号与DDS产生的本地振荡信号混频。 得到465 kHz的差频信号，该信号经带通滤波器筛选出中频信号并放大。SA605混频器包括三个部分：RF信号输入、本地振荡L

6、O输入和中频输出。混频器对RF信号和LO信号进行 和/差运算，获得一个中频输出。频率混合是通过一个吉尔伯特单元（GilbertCell）四项限乘法器实现的。吉尔伯特单元是一个微分放大器，可驱动一个平衡切换单元。SA605给本地振荡器配备了一个NPN晶体管，为了达到本地振荡频率，只需要增加一些外部元件，例如电容、电 感或电阻。振荡器的晶体管基极和发射极（引脚4和3）可以用于配置为 Colpitts、Butler或变抗器控制的LC形式。3实际设计方案在空间信号测试仪的设计中,SA605与AD9850组成了空间RF信号接收器。混频部分主要电路连接图如图1所示。< -LlrAH603GPUS V

7、POS cec our 卅 VNEL GN H)韓A_J1三nS,1h'OL'DJL11P Ti图I混菽电路连摟罔D4>70?DE3bDO37时DDCSD啊帅DVD©W CLERFSFT込EIDJOITCLXJSIOUTBACXD枯MAVWRirPACBLQOITTRVIKPQOUTVIfflA09S59RP.1NMIXER Oi'TRF.BP 和IF.A 0IFA-ISIFJ)WIJTEJXYCCRSSU0U7LIW.1SMADL1J1.DLIW.OQ.ISLW,0H撮琵器 ._ 口卜_半強出465kH*C*基于SA605和AD9850的接收电路设计及

8、应用时间：2011-01-02 20:31:22 来源：郑州大学信息工程学院 作者：程明 杨晓光，毕立恒，陈莹3.1 SA605的RF输入配置RF输入引脚接由天线接收过来的空间RF信号，经前级滤波，信号频率为30 MHz以下。SA605可配置为平衡（即单端匹配）和非平衡两种匹配网络，两种方式各有优劣，单端匹配 用简单电路即可实现，并且不会牺牲三阶性能，但却会增大二阶乘积。平衡匹配可减小二阶乘 积，但是电路设计复杂，阻抗难以匹配。好的网络匹配可以显著提高接收灵敏度，本设计中采用单端匹配，查手册可知,SA605的RF输入阻抗在10 MHz50 MHz频率下为4.5 k Q5 k Q II 2.5

9、pF,因此前级高放电路需要匹配到该输入阻抗，才能保证良好的接收效果。如图2所示,本设计采用单端匹配，匹配于20MHz,采用一个电容抽头电路，将50 Q的 输入匹配到SA605的RF输入。该电路中 C1、C2、L的数值按如下方法计算。在10 MHz30 MHz频率范围内,2.5 pF的电容基本可以忽略不计。3.2 SA605的本振配置由于SA605的LO部分内部配置了一个 NPN晶体管，因此输入既可配置为 Colpitts、 Butler或变抗器控制的LC形式,也可以外加振荡源。在本设计中，AD9850的第21引脚DAC 输出通过 MCU控制产生的1 MHz39 MHz扫频信号作为 SA605的

10、LO输入。AD9850 的DAC输出阻抗约为120 k Q| 8pF,而SA605的LO输入阻抗约为10 k Q。可在DAC输出 引脚并联10 k Q左右电阻与之匹配。SA605的LO输入电平与供电电平以及环境温度的关系可查数据手册得知，在25 C、供电电压为8V环境下，振荡器电平不应超过 550 mVRMS。在该环境下，实测AD9850的输 出得到如图3所示的输出强度曲线。由图3可知，DDS输出扫频信号的幅度随着频率的增加而有减小的趋势，这是DDS固有的缺陷,SA605的本振输入振荡电平会影响混频器的转化效率，当本振电平降为114 mV时,混频器效率则降为 74.4% ,而不同频率对应不同的

11、混频转换效率，将会影响到中频输出的信号幅度，影响对RF信号强度的测量。为解决这一问题，本方案将DDS输出先经过AD603进行适当的衰减，衰减的幅度由D/A输出的一个直流电压来控制。基于SA605和AD9850 的接收电路设计及应用时间：2011-01-02 20:31:22 来源：郑州大学信息工程学院 作者：程明 杨晓光，毕立恒，陈莹AD603是ADI公司生产的一款低噪声,带宽可达90 MHz的可变增益放大器。当使 用5 V电压时，将引脚5(FDBK)与输出引脚7(VOUT)直接相连。通过调整其引脚1(GPOS)和引脚2(GNEG)的电压之差VG,即可控制放大增益，增益由以下公式决定：取 A

12、=0,22 pF, Q尸50 5理感 L 的电抗 Xp=27t/l=27.6 0； 感性电阻：R产kO;Q二乩V萨(4寿 kOM.S kQllJJH kg/X严31；监申1亠8 5C2 V 501G=1/(Ip1/(27.6x2t7/>=288.32 plCr=ClC2/(Cl+C2)计挥可得:C1=Q(C1/C2+1>2 739 pF C2=C1/8J=322 pF 审核一下频率：八盏呜乡血M血（符合匹配到20 MHz）Gai n(dB)=40WG+10设计电路使得引脚 GPOS的电压稳定于某一固定值，而引脚GNEG则接至控制电压不得用于商业用途通过调整VG来改变增益，引脚GNE

13、G的电压则由D/A转换得到一个直流信号进行控制 , 随着频率的增加,信号幅度减小，相应得到的直流信号也减小 ，则VG增大,增益Gain也增大。选取适当的频率点，调整使得VG介于-300 mV和-25 mV之间，使得小于该频率点的信号被衰减，大于此频率点的信号得到放大，由于仅做细微调整，放大、衰减的分贝数不超过2 dB。AD603输出的均匀DDS信号通过一个0.1 的耦合电容接至SA605的本振输入 引脚。当SA605使用8 V电压时，DDS输出10 MHz、RF信号,使用了 HP 8116型50 MHz信号发生器经过高放滤波产生9.55MHz的信号代替空间 RF信号时。使用TektroniXT

14、DS2022 型200 MHz 示波器，实测波形如图 4。苗3 DDS输出怡号福股5爛車的关系二一和申纯削眾曲举抽«濫SW0V由图4可以得知，产生的465 kHz中频信号仍混有高次谐波，因此,该中频信号需要经 过后级中频放大、滤波电路。由于混频器的输出阻抗为1.5k Q因此，不必考虑输出与中频滤波器的匹配。4结束语通过实际测量，证明由DDS作为振荡源,与SA605构成混频器的设计能够实现预期的 功能与指标，因此，可以作为一种新的设计方法应用于通信接收机中。图4 SA605混频器魏出中频465 kHz的其测波形仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Z