基于SA605和AD9850的接收電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用

在某些射頻產(chǎn)品的生產(chǎn)調(diào)試車間,空間某些頻段的射頻(RF)干擾信號(hào)可能對(duì)生產(chǎn)和調(diào)試造成影響。因此,有必要設(shè)計(jì)一種信號(hào)測(cè)試儀檢測(cè)空間RF信號(hào)的強(qiáng)度。本文所設(shè)計(jì)的信號(hào)測(cè)試儀具有以下基本功能：

測(cè)試頻率范圍1 MHz～30 MHz;

能夠靈活地在該頻段上步進(jìn)掃描;

具有方便的人機(jī)交互界面,可以通過(guò)鍵盤輸入各種預(yù)設(shè)值,通過(guò)液晶顯示屏隨時(shí)查看系統(tǒng)的工作狀態(tài)等。

本設(shè)計(jì)采用超外差接收方式?？臻g信號(hào)通過(guò)天線接收后,首先經(jīng)過(guò)濾波和前置放大,與本地振蕩信號(hào)混頻后得到中頻信號(hào)。再對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行選頻、放大、檢波,得到直流電壓即信號(hào)的強(qiáng)度。經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換送入CPU處理。

在本設(shè)計(jì)中,混頻電路是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。它包括信號(hào)的前置處理、本振信號(hào)的產(chǎn)生、混頻和中頻濾波等。傳統(tǒng)的掃頻信號(hào)產(chǎn)生電路大多使用壓控振蕩器,通過(guò)改變變?nèi)荻O管的電壓改變本振頻率,但是使用分立元件,振蕩頻率難以精確控制,特別是掃頻寬度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此,本設(shè)計(jì)采用DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù),使用ADI公司的AD9850與MCU配合,可得到精確控制的掃頻振蕩源。采用Philips公司的SA605構(gòu)成本設(shè)計(jì)方案中的混頻電路。

2 AD9850和SA605簡(jiǎn)介

2.1 DDS頻率合成器AD9850

AD9850用于產(chǎn)生頻率精確可控的本地振蕩源信號(hào)。AD9850采用先進(jìn)的CMOS工藝,內(nèi)含可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器,能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。可編程DDS系統(tǒng)的核心是相位累加器,它由一個(gè)加法器和一個(gè)N位相位寄存器組成,N為32。每產(chǎn)生一個(gè)外部參考時(shí)鐘,相位寄存器以步長(zhǎng)M遞加。相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個(gè)正弦波周期的數(shù)字幅度信息,每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波中0°-360°范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。查詢表把輸入地址的相位信息映射為正弦波幅度信號(hào),然后驅(qū)動(dòng)DAC輸出模擬量。頻率控制字由下式計(jì)算：

由于AD9850采用125 MHz有源晶體振蕩器,當(dāng)DAC輸出頻率達(dá)到40 MHz時(shí)．SFDR>50 dB。因此完全可滿足本地振蕩頻率范圍的要求。

2.2 FMIF通信器件SA605

SA605是一款高性能低功耗混頻器和FM IF器件。它內(nèi)部集成有混頻器／振蕩器、限幅中頻放大器、積分檢波器、靜噪、對(duì)數(shù)。RSSI(接收信號(hào)強(qiáng)度指示)和電壓較準(zhǔn)器。

其主要參數(shù)：低功率,工作電壓6 V時(shí)典型電流為5.7 mA;在45 MHz時(shí)混頻轉(zhuǎn)換功率增益可達(dá)13 dB;在45 MHz時(shí)混頻器噪聲特性為4.6 dB;中頻放大／限幅增益為102 dB;25 MHz的限幅器小信號(hào)帶寬;具有額外90 dB動(dòng)態(tài)范圍的溫度補(bǔ)償接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI);靜噪和未靜噪的2個(gè)音頻輸出;僅需極少的外圍器件,適用于晶體／陶瓷／LC各種濾波器;具有極高的靈敏度等。基于以上特性,SA605適用于設(shè)計(jì)高性能通信接收機(jī)、RF信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量、頻譜分析儀等。

本解決方案中SA605用于將天線接收的RF信號(hào)與DDS產(chǎn)生的本地振蕩信號(hào)混頻。得到465 kHz的差頻信號(hào),該信號(hào)經(jīng)帶通濾波器篩選出中頻信號(hào)并放大。SA605混頻器包括三個(gè)部分：RF信號(hào)輸入、本地振蕩LO輸入和中頻輸出?；祛l器對(duì)RF信號(hào)和LO信號(hào)進(jìn)行和／差運(yùn)算,獲得一個(gè)中頻輸出。頻率混合是通過(guò)一個(gè)吉爾伯特單元(GilbertCell)四項(xiàng)限乘法器實(shí)現(xiàn)的。吉爾伯特單元是一個(gè)微分放大器,可驅(qū)動(dòng)一個(gè)平衡切換單元。SA605給本地振蕩器配備了一個(gè)NPN晶體管,為了達(dá)到本地振蕩頻率,只需要增加一些外部元件,例如電容、電感或電阻。振蕩器的晶體管基極和發(fā)射極(引腳4和3)可以用于配置為Colpitts、Butler或變抗器控制的LC形式。

3 實(shí)際設(shè)計(jì)方案

在空間信號(hào)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)中,SA605與AD9850組成了空間RF信號(hào)接收器。

混頻部分主要電路連接圖如圖1所示。