低功耗接收机中频子系统芯片AD607剖析

低功耗接收机中频子系统芯片AD607

摘要：A D607为3V低功耗接收机中频子系统芯片，带有自动增益控制（AGC）的接收信号强度指示（RSSI）功能。该器件可用于GSM，CDMA，TDMA和TETRA等通信系统的接收机、卫星终端和便携式通信设备中。文中介绍了AD607的原理、特点与性能参数，并重点介绍了应用设计中的几个问题和典型应用电路。

1 概述

AD607为3V低功耗接收机中频子系统，其输入频率高达50MHz，IF范围为400kHz到12MHz。该芯片包含了一个混频器中频放大器、IQ解调器、锁相正交振荡器、AGC检测器和一个偏置系统。

AD607的低噪声高内插混频器使用双平衡形式的Gilbert类型的单元。AD607的混频器单元还包含一个本地振荡器预放大器，它使得本振输入电平可低至-16dBm。

增益控制端可作为手调增益控制的输入（MGC），或自动增益控制（AGC）的RSSI输出。在MGC方式时，AD607从外部的AGC检测器或DAC中得到外部增益控制电压。在AGC方式时，芯片内的检测器和外部的来自AGC环路的平均电容使得IF输出可保持在±300mV。这样电容上的电压足以提供RSSI输出。

I路的解调器和Q路的解调器提供了正交基带输出，可与AD7013

（IS54，TRTRA，MAST）或AD7015（GSM）等基带转换器接口。与中频保持相锁定的正交VCO驱动I和Q解调器。当AD607的正交VCO与输入信号保持相位锁定时，I和Q解调器还可解调AM信号。该VCO还可与外部的拍频振荡器保持相位锁定，这时解调器用作CW或SSB接收的乘积检测器。AD607还可用于解调BPSK信号，这时外部的Costas环路用于载波恢复。

AD607的主要特点如下：

●集成了完整的接收机，具有-15dBm到1dB的压

缩点和-8dBm输入三阶内插点（IP3）以及500MHz的RF

和LO带宽。

●线性中频放大器，带有RSSI输出的MGC或

AGC；

●正交解调器可用于锁相正交振荡器，可对

400kHz到12MHz的中频信号进行解调，并可解调AM、CW

和SSB信号；

●低功耗：3V电源时功耗为25mW，具有与CMOS

兼容的低功耗控制；

池供电的通信设备。

2 引脚说明与极限参数

2.1 引脚说明

AD607采用20脚SSOP封装，封装外形图如图1所示。表1所列为其引脚功能描述。

2.2 极限参数

●电源

电压：VPS1、

VPS2：5.5V；

●内部

功耗：600mW；

●工作

温度范围：（采用2.7V~5.5V电源时）-25℃~+85℃；工作温度范围（采用4.5V~5.5V电源时）-40℃~+85℃；

●存储温度范围：+65℃~+150℃；

●引脚温度（焊接60秒）：300℃

3 工作原理

AD607提供了实现完整的低功耗，单变频接收机或双变频接收机所需的大部分电路，其输入频率最大为500MHz，中频输入为400kHz到12MHz。内部I/Q解调器和相应的锁相环路可提供载波恢复，并支持多种调制模式，包括n-PSK，n-QAM和AM。在中等增益时，使用3V的单电源（最小2.7V，最大5.5V）的典型电流消耗为8.5mA。

图2所示为AD607的功能框图。它包含了一个

可变增益UHF混频器和线性四级IF放大器，可提供的

电压控制增益范围大于90bB。混频级后是双解调器，

各包含一个乘法器，后接一个双极点2MHz的低通滤波

器，由一锁相环路驱动，该锁相环路同时提供同相和

正交时钟。芯片还包含有内部的AGC检测器，温度稳

定增益控制系统用于提供准确的RSSI输出。另外，AD607芯片还具有与CMOS 兼容的功耗控制偏置系统。

3.1 混频器

UHF混频器采用改进型的Gilbert类型单元设计，可在低频到500MHz 的频率范围内工作。混频器输入端动态范围的高端由RFHI和RFLO间的最大输入信号电平确定，而低端则由噪声电平确定。

混频器的射频输入端是差分的，因此RFLO端和RFHI端在功能上是完全相同的，这些节点在内部予以偏置，一般假定RFLO交流耦合到地。RF端口可建模为并联RC电路，如图3所示。

MXOP端的最大可能电平由电压和电流限制共同决定。使用3V的电源和VMID=1.5V时，最大摆幅为±1.3V。为在负载为165Ω的标准滤波器中得到±1V 的电压摆幅，需要的峰值驱动电流是±6mA。但是电压和电流的下限不应与混频器增益相混淆。在实际系统中，AGC电压将决定混频增益，从而决定IF输入端IFHI脚的信号电平，它总是小于±56mV，这是IF放大器的线性范围限制的结果。

3.2 RSSI的增益定标

AD607的总增益以分贝表示时，相对于GAIN/RSSI端的AGC电压VG是线性的。当VG为零时，所有单元的增益为零。各级的增益是并行变化的。

AD607内含增益定标的温度补偿电路。当增益由外部控制时，GAIN/RSSI端是MGC输入；当使用内部的AGC检测器时，GAIN/RSSI端是RSSI输出。

增益控制定标因子正比于施加在脚GREF端的参考电压。当该脚连接到电源的中点时，标度是20mV/dB(VP=3V)。在这些条件下，增益的低80dB对应的控制电压为0.4V

另外，GREF端还可连接到外部电压参考VR上，使用AD1582或AD1580作电压参考可以提供与电源无关的增益标度，当使用AD7013和AD7015基带转换器时，外部参考也可由基带转换器的参考输出提供，如图4所示。

4 设计与应用中的几个问题

下面介绍AD607在设计与应用中的几个具体问题。

4.1 印制板设计

正像所有的宽带高增益器件的应用设计

一样同，AD607的印制板在设计时必须考虑特定

的接地点的位置，以免耦合不需要的信号，特

别是在I-FOP到RFHI或IFHI之间。

AD607的高灵敏度会使无用的本地电磁

信号对系统性能产生影响。在系统开发阶段，

必须使用良好的屏蔽。最好的解决方法是使用

一屏蔽盒将所有元件完全包装起来，并使用数

量尽可能少的信号连接器（RF，LO，I和Q

路）。

在屏蔽盒中，I和Q输出脚可能包含小的串联电阻（大约100Ω），这在测试负载较轻时（如大于20kΩ的阻性负载和几个pF的电容）并不会对系统性能有明显影响。还有助于防止不需要的RF辐射进入屏蔽盒内部。

在电源上应连接穿心电容，在电源引脚的内部和外部应使用磁阻。在*近IC引脚处应使用两个不同值的电容对电源进行去耦。

4.2 使用内部的AGC检测器

AD607在内部的

中频放大器输出处有一个

检测器单元，在不需要

DSP支持的接收机应用

中，该单元可为芯片自射

提供AGC和输出电平调节

功能。在AGIN端和地之

间连接一滤波电容就可实

现这一特性。该端上的电

压可用作RSSI输出，其

定标已在前面讨论过了。

4.3 AGC电容值的选取

在增益调制比较

麻烦的应用中，如将AGC 电容从1nF升高至2.7nF；则80dB增益时的转换时间（20mV/dB）将接近1ms。

在IF较低时，AGC电容应予以相应增加，以避免增益纹波。因此在455kHz的频率时要获得同样的纹波，电容应从1nF增加到0.022μF。