摘要: 具有固定增益放大和可变衰减的集成VGA电路对接收器和发射器的功率均衡都很有用,即使在高中频下也是如此。
具有固定增益放大和可变衰减的集成VGA电路对接收器和发射器的功率均衡都很有用,即使在高中频下也是如此。
增益控制在移动通信系统中是必要的,因为发射和接收信号的范围很广。例如,全球移动通信系统(GSM)的基站必须接收和解调从- 15dbm到- 104dbm以下的信号,即使带内阻塞信号可能高达- 13dbm。
这些系统中的自动增益控制(AGC)电路的目标是为数字转换器(ADC)提供相对恒定的输入电平。虽然增益控制可以在射频、中频或基带频率下实现,但大多数增益控制都是在中频下进行的。虽然增益控制电压和增益之间的精确关系总是可取的,但在接收器(Rx)应用中,向后续级提供恒定信号电平的能力通常更为关键。因此,数字电平检测器是移动通信系统中设置精确增益电平的重要组成部分。
虽然移动通信终端必须能够在大的功率范围内传输,如宽带码分多址(WCDMA)系统中的75db,但在基站中也需要大范围的功率控制。网络运营商必须能够通过固定标称终端来改变小区的大小,必须能够在较大的功率范围内传输,如宽带码分多址(WCDMA)系统中的75db,在基站中也需要大范围的功率控制。网络运营商必须能够通过固定标称的12db范围来改变蜂窝尺寸。如果基站有固定增益功率放大器[PA](通常是这种情况),则必须通过改变输入信号到PA来设置基站的标称输出(图1)。
图1所示 增益控制在接收机和发射机中是有用的,以保持精确的功率水平。
此外,发射功率将根据到移动单元的距离而变化。此外,GSM和IS-136等时分多址(TDMA)系统需要有序的功率爬坡。这使基站的功率控制范围又增加了40到50分贝。在CDMA或WCDMA基站的情况下,信号输出必须随着小区内通话时长的变化而变化。
在传输应用中,由于前面所述的任何或所有原因,输出将不断变化,可变增益放大器(VGA)的增益与其增益控制电压之间的关系在设置正确功率的斗争中变得重要。例如,如果VGA的增益控制关系是线性的、温度稳定的,并且在感兴趣的波段内是平坦的,那么简单的两点VGA校准就足够了。使用校准数据,基站控制器可以自信地设置功率,而忽略温度和频率的变化。但是,如果没有这种线性,则需要在感兴趣的频带上设置许多校准点。如果性能随温度的变化而变化,则需要额外的校准点来考虑这些与温度相关的增益控制电压变化。
AGC电路通常由可变衰减器和固定增益放大器组成。通过将这些功能集成在单个芯片上,可以开发出具有高性能水平的VGAs,同时显着缩小电路的整体尺寸。Devices公司新一代VGAs的开发目标之一是满足各种蜂窝基站系统在广泛if范围内的性能要求,尽管在高频下实现温度稳定、线性in- db增益控制范围是一个重大挑战。例如,用于蜂窝基站的单转换超外差Rxs中的if可以高达380 MHz。其中集成的VGAs型号为AD8367,集成了一个45 db范围(0- 45 db衰减)的可变衰减器和一个非常线性的固定增益放大器(图2)。
图2 AD8367 X-AMPTM架构在宽动态范围内提供精确的db级线性增益控制。
AD8367基于该公司获得专利的X-Amp 架构(以增益控制函数的指数特性命名)。与使用分立vga或带级联增益放大器的pin -二极管衰减器相比,精确的dB级线性缩放[即(增益(dB)/(VAGC (V)恒定]显著简化了蜂窝基站中的AGC设计。主要信号路径由电压控制的0- 45db衰减器和42.5 db固定增益放大器组成。AD8367设计用于在200欧姆系统中实现最佳运行。
此外,AD8367还集成了AGC功能的平方律检测器。
在AGC模式下,增益偏置引脚提供接收信号强度指示(RSSI)控制,输出信号电平为354 mV(RMS)(对于未调制正弦波为1V p-p)。当Rx必须处理不同调制格式的信号时,这种电路特别有用。一个很好的例子就是现代GSM基站,它必须同时接收高斯最小移键控(GMSK)和八状态相移键控(8-PSK)调制(EDGE)信号。
衰减器与固定增益放大器的集成非常适合Rx AGC电路,因为输入三阶截距(IIP3)和噪声系数随增益设置跟踪dB / dB(图3)。当输入信号最强时,增益最小,IIP3和噪声系数最大。当接收到的信号最弱时,增益最大,IIP3和噪声系数对于弱信号最优,从而保持较宽的信号动态范围。输出三阶截距(OIP3)和1 db压缩时的输出功率与增益和温度无关,这是相对于离散VGAs的另一个显著优势,后者的输出功率水平可能会随着温度和增益设置而漂移(图4)。
图3 温度稳定,线性db增益控制允许在宽动态范围内精确设置增益。
图4 随着增益的增加,AD8367的噪声系数提高,而OIP3保持相当恒定。
AD8367封装在14引脚薄收缩小轮廓封装(TSSOP)中,其特点是工作温度为-40至+85°C。它在+3到+5 VDC的单一电压供应上运行。该集成器件具有500MHz的3db带宽,并已在常见if(如70、140、190和240 MHz)下进行了全面评估。评估板和样品现已提供。
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