ADI公司設(shè)計(jì)工具：ADI simRF第3部分

在該系列的ADI公司設(shè)計(jì)工具：ADIsimRF第1部分和ADI公司設(shè)計(jì)工具：ADIsimRF第2部分中，我們討論了ADIsimRF工具的“工具”和“幫助”菜單。 如需下載此工具，請(qǐng)?jiān)诖颂幪顚懞?jiǎn)單的軟件申請(qǐng)表：ADIsimRF。 現(xiàn)在，我們將了解此工具的信號(hào)鏈部分，并查看可用的操作模式，特別是包括ADC的Rx模式。 正如我在該系列前兩個(gè)部分提到的，ADIsimRF工具可以進(jìn)行多種不同的計(jì)算， 無論是在實(shí)驗(yàn)室中收集數(shù)據(jù)還是在辦公室中寫報(bào)告，都非常好用。 工具輸出可用于再次確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，或在提取數(shù)據(jù)前設(shè)置預(yù)期。

ADIsimRF工具可在Tx和Rx模式之間切換。 Tx模式包括DAC，Rx模式包括ADC。 本人負(fù)責(zé)為告訴ADC提供產(chǎn)品支持，所以本文將關(guān)注Rx模式。 模式可用兩種不同方式選擇，如下圖紅色突出顯示區(qū)域所示。 單擊菜單欄中的“模式”，可選擇工具模式。 窗口左側(cè)的“切換Tx/Rx”按鈕也可用于選擇所需模式。

ADIsimRF設(shè)計(jì)工具主頁 – Tx/Rx模式選擇

現(xiàn)在我們看看構(gòu)建信號(hào)鏈。 本例中我們將按CN-0242“帶帶通抗混疊濾波器的高性能、高IF、75 MHz帶寬、14位、250 MSPS接收器前端”設(shè)置信號(hào)鏈。 該電路包括巴倫、放大器、抗混疊濾波器和ADC。 注意，電路中使用一個(gè)1:3阻抗比巴倫，這是ADIsimRF工具中未提供的。 本例中，我們將以1:4阻抗比巴倫代替，這是ADIsimRF元件集合中提供的。 我們先選擇所需的適當(dāng)級(jí)數(shù)。 本例中我們共需四級(jí)。 默認(rèn)情況下，ADIsimRF具有10個(gè)可用級(jí)。 要減小級(jí)數(shù)，請(qǐng)從菜單欄選擇“級(jí)”，并減小至所需數(shù)目。

ADIsimRF – 減小級(jí)數(shù)

選擇所需級(jí)數(shù)后，便可開始選擇信號(hào)鏈內(nèi)的元件。 本例中，級(jí)1為巴倫，級(jí)2為DGA (ADL5202)，級(jí)3為帶通抗混疊濾波器，級(jí)4為AD9643-250 14位ADC。 從頂部下拉框選擇“巴倫1:4”，然后選擇“溫度器件”，這是因?yàn)镃N-0242所用巴倫的實(shí)際器件數(shù)未提供。 接下來，填寫輸入頻率(MHz) = 180 MHz(所需頻段中央)，Zin (Ω) = 50Ω，Zout (Ω) = 150Ω，功率增益(dB) = –0.7 dB，然后在窗口底部的“輸入”部分選擇輸入功率(本例中為-14.2 dBm)。

ADIsimRF – 將級(jí)1設(shè)置為巴倫

接下來，將ADL5202 DGA添加至“級(jí)2”。 同樣，設(shè)置輸入頻率(MHz) = 180 MHz，但這次僅從下拉框選擇功率增益(dB)。 本例中為19.5 dB。 選擇增益后，單擊下拉框外部。 DGA的剩余參數(shù)將自動(dòng)填寫。

ADIsimRF – 將級(jí)2設(shè)置為ADL5202 DGA

接下來將“級(jí)3”設(shè)置為BPF。 設(shè)置輸入頻率(MHz) = 180 MHz，Zin(Ω) = 100 Ω，Zout (Ω) = 293 Ω，功率增益(dB)為-2.3 dB。 所有這些信息可在電路筆記中找到。

ADIsimRF – 將級(jí)3設(shè)置為BPF

最后要選擇的級(jí)是ADC。 本例中，電路筆記使用雙通道14位AD9643-250。 從頂部下拉框選擇“雙通道ADC”，然后從第二下拉框選擇“AD9643-250”。 設(shè)置輸入頻率(MHz) = 180 MHz，然后單擊另一個(gè)框，剩余參數(shù)將自動(dòng)填寫。 為此工具中的ADC定義的默認(rèn)阻抗為200 Ω(注意：更改此值將刪除ADC選擇)。 針對(duì)該計(jì)算，此近似阻抗足夠了。

ADIsimRF – 將級(jí)4設(shè)置為雙通道ADC = AD9643-250

我們已為ADIsimRF中的電路定義所有級(jí)。 現(xiàn)在，可以看看工具提供的參數(shù)。 注意ADIsimRF窗口底部的所有參數(shù)。 具體而言，將一些參數(shù)與CN-0242中給出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。 分析帶寬為125 MHz(由AD9643-250奈奎斯特區(qū)定義)。 輸出NSD為-146.5 dBm/Hz。 乍一看此結(jié)果有誤，但不要忘了，此工具將該數(shù)字作為RF品質(zhì)因數(shù)，而不是ADC品質(zhì)因數(shù)。 我想說的是，RF工程師通常關(guān)注dBm/Hz單位，而我們ADC工程師則關(guān)注dBFS/Hz單位。

與同事一道查看本例時(shí)，對(duì)方更關(guān)注RF，我總感覺工具出錯(cuò)了，后來意識(shí)到差異在于dBm/Hz和dBFS/Hz。 為了執(zhí)行轉(zhuǎn)換，我們可為Vrms、Vpp、dBV、dBm、mW使用ADIsimRF計(jì)算器工具。 由于ADIsimRF為ADC的輸入阻抗使用200Ω，應(yīng)將“電阻”設(shè)置為200Ω。 AD9643-250滿量程輸入電壓為1.75 Vpp，峰峰值框中應(yīng)如此設(shè)置。 結(jié)果會(huì)自動(dòng)填寫。 得到滿量程輸入功率為2.8 dBm。

ADIsimRF計(jì)算器工具 – 滿量程功率計(jì)算

要將dBm單位轉(zhuǎn)換為dBFS，只需為dBm結(jié)果“加”2.8 dBm，就能獲得dBFS單位。 本例中NSD為-146.5 dBm/Hz。 給該數(shù)字加2.8 dBm，得到電路總NSD為-149.3 dBFS/Hz。 查看CN-0242后可知，測(cè)得的電路SNR為68.4 dBFS。 轉(zhuǎn)換為NSD后，得到-149.37 dBFS/Hz。 該值與工具的估計(jì)結(jié)果很近，差異僅為0.07 dBFS/Hz。 同樣，報(bào)告的SNR為67.4 dB。 要將該值轉(zhuǎn)換為dBFS，只需加1 dBFS即可，因?yàn)镾NR是在-1 dBFS輸入功率下指定的。 這樣就得到68.4 dBFS的SNR，恰好是CN-0242測(cè)量值，完美的結(jié)果! 有了這一工具，我們就能精確地預(yù)測(cè)信號(hào)鏈結(jié)果。 建議讀者下載ADIsimRF工具，學(xué)習(xí)利用簡(jiǎn)單方法精確預(yù)測(cè)信號(hào)鏈的性能。