Navegar por la AFE y Datos-Converter Maze en terminales inalámbricos móviles
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Resumen: Los datos de alta velocidad y baja velocidad convertidores cumplen funciones esenciales en modernas radios móviles de banda ancha. Esta nota de aplicación describe cómo determinar los requisitos de rendimiento del convertidor de datos de alta velocidad en las arquitecturas de radio de banda base de muestreo. Además, las estrategias y las ventajas de partición del sistema se describen al considerar una solución front-end analógico de alta velocidad (AFE).
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Introducción
Móviles de banda ancha inalámbricas sistemas de comunicación emplean varias técnicas para mejorar la eficiencia espectral. Para lograr altas velocidades de datos, capacidad de rendimiento óptimo del sistema, y garantizar la calidad fiable de servicio (QoS), sistemas de comunicación inalámbricos modernos utilizan anchuras de banda de canal variable (BW = 1.25 MHz a 20 MHz) con alto orden de modulación (16QAM para 64QAM) y el código de- o acceso múltiple por división por división de frecuencia ortogonal (CDMA, OFDMA), así como, la tecnología de antena inteligente escalable (por ejemplo, entrada múltiple-salida múltiple o MIMO , espacial diversidad ).
3GPP estándares UMTS , TD-SCDMA , y la evolución a largo plazo ( LTE ), así como otros como IEEE ® 802.16e, IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac son algunos sistemas comunes que utilizan estas técnicas. Como un ejemplo, una radio 4G LTE puede alcanzar una tasa de datos de pico mayor de 100 Mbps con un rendimiento robusto utilizando la modulación 64QAM, división de frecuencia ortogonal multiplexación ( OFDM ) con 2.048 subportadoras, un canal de 20 MHz de ancho de banda , y un 2 × 2 arquitectura MIMO.
Modulación de orden alto con OFDM, anchos de banda de ancho de canal, y arquitecturas de MIMO todos conspiran para exigir un mayor rendimiento de la reciben convertidor (ADC Rx) y el análogo-a-digital de transmisión de convertidor de digital a analógico (DAC Tx). La alta velocidad de datos del convertidor requisitos incluyen más rápido la velocidad de muestreo , mayor rango dinámico, mejora del rendimiento espectral, y múltiples canales. Además, dado que el equipo de comunicación del producto final es móvil y alimentado por batería, los convertidores de datos deben ser de baja potencia y de tamaño miniatura. Estos factores presentan un laberinto de desafíos de diseño cuando se selecciona la solución de convertidor de datos de alta velocidad correcta. Los temas siguientes presentan una metodología para ayudar a los diseñadores a navegar estos desafíos.
Radio y Funciones Data Converter
Tamaño pequeño, de baja potencia y bajo costo son objetivos de diseño importantes en productos inalámbricos móviles como teléfonos inteligentes , tarjetas de datos, radios integradas, radios de seguridad pública, radios tácticos militares, o radios móviles por satélite. Debido a esto, una conversión directa-cero de frecuencia intermedia arquitectura (ZIF) es una solución de radio común. En comparación con los radios heterodino, la arquitectura ZIF elimina múltiples componentes de frecuencia intermedia IF como mezclador, VGA , LO sintetizador, y la imagen rechazan filtro. Esta eliminación reduce el coste y reduce el tamaño. Además, en aplicaciones con anchos de banda de canal variables, como LTE, la arquitectura ZIF se presta a programables de banda base filtrado.
La Figura 1 ilustra una alineación ZIF utilizado en una aplicación de radio móvil típica. La arquitectura de radio ZIF requiere un doble canal Rx ADC y una de doble canal de Tx para DAC en fase y en cuadratura de fase ( I / Q ) de señal de muestreo y de la construcción de banda de base. Otros convertidores de baja velocidad se usan para el control de ganancia de front-end RF y mediciones de señales analógicas auxiliares, como la temperatura y el transmisor de potencia de RF. Interfaces de bus digitales del convertidor con un procesador digital de banda base en la forma de una matriz de compuerta programable en campo ( FPGA ), un procesador de señal digital ( DSP ), o una aplicación específica de circuito integrado ( ASIC ). El procesador digital de banda realiza funciones de procesamiento de señales, como la codificación de canal, el mapeo de modulación y filtrado digital. Una radio ZIF monomodo puede requerir hasta ocho canales de convertidor de datos.
Figura 1. Radios típicos ZIF están basados en un chip front-end analógico altamente integrado.
Introduzca el front-end analógico de alta velocidad (AFE)
Como se muestra en la Figura 1, existe una relación de 4:1 entre los canales de convertidor de alta velocidad y una radio transceptor . Para cada transceptor de radio añadió, la densidad de convertidor de datos aumenta en cuatro. El dramático relación 04:01 entre convertidores de datos y radio se puede ver en un diseño de 4 × 4 MIMO, donde se necesitan cuatro transceptores de radio con 16 canales de convertidor de datos de alta velocidad. Esto hace que la función de conversión de datos un campo importante en la integración analógica densa puede ayudar tamaño contracción, menor costo, y reducir el poder-todos críticos para los diseños de telefonía móvil.
Convertidores de datos de alta velocidad y de baja velocidad se pueden combinar en un solo dispositivo para conocer el tamaño, el costo y los objetivos de potencia para los productos móviles. A AFE alta velocidad podría funcionar como una solución convertidor integrado. Uno de estos es la AFE MAX19713 , se muestra en la Figura 2 . La AFE integra todos los convertidores de datos necesarios para interactuar con una radio para el usuario.
Figura 2. El diagrama de bloques AFE alta velocidad MAX19713.
Un AFE de alta velocidad tiene aplicaciones en diseños multimodo. Un ejemplo es el radio de modo dual que soporta UMTS con Wi-Fi ® - o diseños basados en MIMO, tales como LTE, WiMAX ® , y IEEE 802.11n/ac, que requieren múltiples radios y múltiples canales convertidores. La relación entre 4:01 convertidores de datos de radio y transceptores de RF hace que la AFE una solución atractiva para los diseños basados en FPGA y basado en DSP.
Debido DSP independientes y FPGAs menudo son dispositivos digitales puras, no se integran funcionalidad convertidor de datos de señal mixta. A AFE alta velocidad cumple con los requisitos de convertidor de datos e idealmente hace el trabajo a baja potencia con una pequeña huella. Otra ventaja de la partición AFE es la escalabilidad. En cuanto a las escalas de diseño dados de 1 × 1 sola entrada-salida única (SISO) de 2 × 2 MIMO o 4 × 4 MIMO, la AFE puede atornillarse sobre si es necesario. Lo que libera el módem de banda base digital a partir de tener que integrar múltiples configuraciones de AFE para soportar diferentes escenarios de radio MIMO. Desplazamiento de los convertidores de la banda de base digital, optimiza el tamaño del chip módem, reduce el costo de prueba y reduce el costo de silicio. Debido a esto, una partición AFE autónomo proporciona flexibilidad de diseño y la escalabilidad. Sin embargo, la plena comprensión de los requisitos del sistema es un factor clave en la ejecución de una partición AFE éxito.
Al seleccionar un AFE de alta velocidad para los sistemas de comunicaciones inalámbricas, el ancho de banda de canal de interfaz aérea de destino, orden de modulación, y la tasa de error de símbolo deseado (SER) debe ser conocido. Todas las funciones de convertidor de datos, relacionados con la radio front-end deben ser identificados. Los costos y el poder convertidor objetivos deben ser establecidos. Y los requisitos de rendimiento dinámico convertidor y las compensaciones deben ser entendidos.
La comprensión de los requisitos de rendimiento del convertidor de alta velocidad es fundamental por varias razones. En primer lugar, el rendimiento dinámico del convertidor se establece el nivel de rendimiento de la radio. La Rx Tx ADC y DAC debe fielmente digitalizar y sintetizar receptor de señales del transmisor y sin degradar sistema de relación de señal-a-ruido (SNR) y SER. Por otra parte, más de especificar los convertidores se traducirá en un mayor tamaño de la pastilla que produce una solución de alta potencia y de costo más alto. Además, para minimizar el tamaño del sistema y reducir el costo total, las interfaces físicas analógicas y digitales deben trabajar de forma integrada con la radio respectivo front-end y el procesador de banda base digital. Una interfaz física inconsútil elimina dispositivos discretos externos necesarios para el cambio de nivel, ganar valor y compensar los ajustes.
Requisitos del sistema para la orden de modulación, SER deseada, los niveles deseados de alta interferencia, los niveles de emisiones no esenciales y el acceso de codificación determinar la ADC Rx y Tx del CAD especificaciones dinámicas. Las señales que utilizan la modulación de orden superior requieren más de cuantificación niveles. Ancho de banda de canal determina la frecuencia de muestreo del convertidor. La relación de potencia pico a promedio de la señal (PAPR) determina el rango dinámico, y un sistema de límites de emisiones no esenciales determinar la pureza espectral de salida.
En terminales inalámbricos móviles, la resolución del ADC o Rx Tx DAC puede variar de 4 bits que se utilizan en cuadratura de modulación por desplazamiento de fase ( QPSK ) de 12 o 14 bits usados en 256QAM, y el tipo de conversión puede variar de 2.5Msps a 80MSPS para 1,25 MHz a 40 MHz de banda de canal.
Alta velocidad convertidor de frecuencia de muestreo
El Nyquist criterio dicta que convertidor de frecuencia de muestreo debe ser al menos dos veces se pierde el componente de frecuencia más alta de interés o información. Por ejemplo, en un 802.11g red de área local inalámbrica ( WLAN de radio), el ancho de banda de canal es 16.25MHz. En la banda de base, los componentes de frecuencia I / Q son cada 8.125MHz. Así que en teoría, la ADC Rx y Tx DAC deben probar al menos 16.25Msps (FCLK = 16.25MHz).
Esta frecuencia de muestreo requiere una "pared de ladrillo" (es decir, de alto orden) de filtro que atenúa las componentes de frecuencia fuera de banda para evitar aliasing por el ADC Rx o emisiones no esenciales en el DAC transmitir ruta. Cuando la frecuencia de muestreo se aumenta por cuatro u ocho veces, el requisito de la orden de banda de base I / Q del filtro puede ser relajado porque alias y frecuencias de imagen se mueven más allá de la primera región de Nyquist.
Además, la atenuación debida a la pecado DAC Tx (x) / x respuesta puede ser minimizada mediante el aumento de FCLK. El Tx DAC amplitud de salida normalizada está dada por la siguiente ecuación:
A SALIDA = sin ( π f FUERA / f C ) x ( π f FUERA / f C ) -1
f FUERA = frecuencia de salida
f C = frecuencia de reloj
f FUERA = frecuencia de salida
f C = frecuencia de reloj
La ecuación de amplitud de salida normalizada muestra que para f SALIDA = FCLK / 8, el sen (x) / x atenuación se reduce a 0.22dB. Ganancia de proceso es un beneficio añadido al sobremuestreo desde el convertidor SNR mejora en 3 dB, con un aumento doble en FCLK.
Como interfaz de canal de aire aumento anchos de banda, la velocidad de muestreo del convertidor de datos debe aumentar. Un índice mínimo de sobremuestreo 2x es deseable reducir los requisitos del filtro de banda base, mejorar la SNR, y reducir al mínimo sin (x) / x efectos. Para hacer frente a 4G anchos de banda variables que cubren 1.4 MHz hasta 20 MHz, el convertidor de datos de alta velocidad debe ser en un porcentaje mínimo de sobremuestreo 2x, que van desde 2.8Msps a 40Msps.
Rx ADC: ¿Cuántos bits?
Los requisitos de rendimiento dinámico-Rx ADC se pueden calcular utilizando la Rx ADC análisis de presupuesto SNR ejemplo, en la Figura 3 . El análisis determina la Rx ADC rango dinámico requerido para la recuperación de la señal fiable. En aplicaciones de muestreo de banda base, el parámetro importante es ADC señal-a-ruido y la distorsión ( SINAD ), que se traduce en número efectivo de bits (ENOB). El rendimiento dinámico representado como ENOB, la resolución no es absoluta en los bits, es el parámetro clave. ENOB y SINAD están relacionadas por la ecuación siguiente:
| GANANCIA DE PROCESO | |
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| SINAD = | 6.02n + 1.76dB + 10log 10 f S / (2 × BW) |
| n = número efectivo de bits | |
| f S = frecuencia de muestreo | |
| BW = ancho de banda de la señal | |
Las cuentas de parámetros SINAD para el ruido y la distorsión en la banda de Nyquist y para el proceso de obtener debido a sobremuestreo. Sensibilidad RF front-end, la figura de ruido y filtrado son seleccionados para cumplir con el requisito de procesamiento de señales de banda base para una demodulación SER deseado. Es el trabajo principal de la Rx ADC para cuantificar las señales de salida I / Q analógicas del receptor ZIF sin degradar significativamente SNR. Por otra parte, la Rx ADC no puede introducir distorsión que inhibe la recuperación de la señal fiable.
El análisis de la Figura 3 utiliza la modulación 64QAM con OFDM, ancho de banda del canal = 5 MHz, y 1e-5 SER y representa el ADC SNR degradación, ADC ganancia / errores de desplazamiento y RF front-end de control automático de ganancia error (AGC). El análisis es aplicable a cualquier estándar de interfaz de aire, incluyendo, LTE acceso a paquetes de alta velocidad (HSPA), y 802.11a/b/g/n/ac.
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El presupuesto Rx ADC SNR implica varios factores:
- Modulación SNR: Para la modulación 64QAM con SER = 1e-5, el demodulador digital requiere 18dB SNR. Esto se basa en la teoría de probabilidad conocida error de símbolo (Figura 4 ).
- Margen SNR: Desde un ADC tiene fuentes de ruido internos, no se comportan como un cuantificador ideal. El ADC añade inherentemente ruido y la distorsión a la señal de entrada. El objetivo del diseño es para seleccionar un ADC con ruido y la distorsión a un nivel aceptable que cumpla con los requisitos digitales demodulador SNR. Por lo general, un buen factor de calidad es 0.6dB degradación. Esto significa que el ADC no degradar la relación señal ruido de entrada en más de 0.6 dB. Por lo tanto, este producto debe tener 8.86dB mejor SNR de la señal de nivel de entrada SNR. En otras palabras, si la señal de entrada tiene una 18.6dB SNR, para lograr una SNR de 18 dB, el ADC necesita 26.89dB SNR para evitar la degradación de la entrada por más de 0.6 dB. La siguiente ecuación calcula sistema SNR:
- PAPR: Para 2 n -portadoras (subportadoras = 256, 512, 2048) OFDM de señalización, la PAPR es 8 dB a 12 dB. Esto significa que la entrada del ADC debe retrocedió en 12 dB para evitar la saturación durante los picos. ADC recorte se debe evitar ya que crea distorsión que degrada el rendimiento del SER.
- Ganancia / compensado errores: El principal contribuyente a ganar error para un ADC es la interna de tensión de referencia. La referencia interna puede tener ± 5% de tolerancia respecto a la temperatura. Offset es residual del amplificador ADC desplazamientos internos de tensión. Ganancia y el offset errores son consideraciones importantes en el presupuesto de error ADC, ya que reducen el rango dinámico utilizable. Si el error de ganancia y los errores de desplazamiento son cada uno el 10% de la escala completa, a continuación, cada uno contribuye a la reducción de 1 dB en el rango dinámico. Debido a este error, el ADC debe retrocedió 1 dB para evitar la saturación de entrada y otro de 1 dB para tener en cuenta el rango dinámico limitado. Uso de la referencia de tensión interna ADC ahorra coste y el tamaño, y elimina un componente adicional en el inventario.Un coste de tamaño intercambio razonable es utilizar un AFE de alta velocidad con una referencia integrado y para añadir margen de 2 dB de rango dinámico.
- Error AGC: Un receptor ZIF típica integra AGC para ajustar los niveles de señal analógica de banda I / Q de salida de tensión. El nivel de AGC puede tener un error de precisión de 20% (± 10%) debido a las variaciones más de proceso, la temperatura, y la tensión de suministro. Esto se traduce en un error de 2 dB en el AGC. Para mantener el nivel de SNR deseada y PAPR de back-off en la entrada Rx ADC, el error de AGC se debe considerar en un análisis de presupuesto de SNR. Por ejemplo, si el ajuste de AGC real es 2 dB inferior de la configuración de espera, a continuación, SNR será inferior 2dB.
- Filtro de canal: Hay circunstancias en las que el receptor RF no puede filtrar suficientemente interferencia de canal adyacente indeseables. En tal caso, la Rx ADC debe tener rango dinámico adecuada para manejar el nivel de señal y bloqueador de la señal deseada mientras se mantiene la SINAD requerida para la demodulación digital de la señal deseada. Rango dinámico adicional se utiliza para filtrar digitalmente la fuente de interferencia no deseada. O, para reducir el coste y tamaño de morir, el orden del filtro analógico de banda base se puede reducir y filtrado adicional se puede hacer digitalmente. Existe una relación de dB-para-dB entre el orden del filtro analógico y digital, por lo que una reducción de 6 dB en el filtrado analógico debe estar compuesto por al aumentar el rango dinámico del ADC Rx en 6dB. Para este ejemplo, se supone que la atenuación bloqueador de 12dB.
- Proceso de ganancia: Supongamos que la Rx ADC es 2x sobremuestreo de la señal analógica de banda I / Q. Dado que la señal de banda base es PC = 2.5 MHz y FCLK = 10 MHz, la ganancia del proceso resultante es 3 dB. La ganancia de proceso mejora la SNR de 3dB, que puede ser restada de la SNR requerida Rx ADC.
Sistema de SNR =-20log (10 -SNRa/10 + 10 -SNRb/10 + .... 10 -SNRn/10 ) 1/2
Este análisis concluye que un ADC Rx con SINAD = 51.86dB en FCLK = 10MSPS asegura recuperación de la señal digital de un demodulador, la señal OFDM 64QAM 5 MHz en la SER = 1e-5.
Nota sobre Rx rango dinámico ADC: Es importante mirar de cerca la tabla de características eléctricas de una ficha de datos de ADC Rx para el SINAD y entrada de nivel de gran escala especificada. Para aprovechar las ventajas de la gama dinámica ADC Rx completa, la entrada ADC nivel a gran escala RX debe ser igual a la señal de salida analógica I / Q del receptor ZIF. Por ejemplo, supóngase que el ADC de entrada a gran escala Rx es 2V PP con SINAD especificado en 50dB. Supongamos ahora que la producción máxima a gran escala del receptor ZIF es 1V PP . Esto significa que el Rx ADC está respaldado efectivamente fuera por 6 dB, lo que se traduce en una reducción de 6 dB en SINAD para A EN = 1V PP. Como resultado, la SINAD 44dB es alcanzable en A EN = 1V PP . A la inversa, si el Rx ADC fue diseñada con una entrada a gran escala de A EN = 1V PP y especifica SINAD = 50 dB, entonces se podría utilizar el rango dinámico completo 50dB.
La Figura 4. Este gráfico muestra la SNR requerida para una probabilidad de error de símbolo dado y diferentes órdenes de modulación.
Tx DAC: ¿Cuántos bits?
Los requisitos de rendimiento dinámico del CAD Tx se puede calcular mediante el Tx DAC análisis presupuestario SNR ejemplo, en la figura 5 . El análisis se basa en la magnitud del vector de error (EVM) especificación para un transmisor de alineación ZIF. EVM es una métrica de calidad de modulación utilizado en muchos estándares de interfaz de aire (3G, 4G, y 802.11) y se define como la relación de RMS constelación de magnitud del error de constelación de magnitud pico de símbolo. Expresado como porcentaje, es una medida del rendimiento total del transmisor, incluyendo deficiencias tales como ganancia / fase de errores, error de símbolo, y las emisiones espurias en canal. EVM está relacionada con la SNR mediante la siguiente ecuación, y por lo tanto puede estar relacionado con SER:
SNR =-20log (EVM/100%)
El análisis de la ejecución del presupuesto en la Figura 5 utiliza la modulación 16QAM con OFDMA, 1e-6 SER, ancho de banda del canal = 8.75MHz y subsidios para Tx DAC degradación, la ganancia DAC / errores de desplazamiento y PAPR. El análisis utiliza la WiBro ® estándar de interfaz de aire como un ejemplo, pero es aplicable a cualquier estándar de banda ancha inalámbrico.
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El presupuesto SNR DAC Tx implica varios factores:
- Modulación EVM: Un diseño dado de interfaz de aire de referencia, tales como WiBro, que utiliza el MAX2837 transceptor de RF proporciona un 3,5% transmitir EVM para 16QAM y un 3/4 de corrección de errores hacia adelante (3/4-FEC) señal codificada con POUT = 23dBm . La especificación EVM es la antena con referencias e incluye modulador RF y amplificador de potencia impedimentos (PA). El rendimiento EVM 3,5% se traduce en-29.1dB SNR.
- Margen SNR: Supongamos que el DAC Tx no puede degradar el sistema SNR más de 0.6 dB, que se traduce en un Tx EVM degradación del 0,25%. En general, Tx EVM, incluida la contribución DAC Tx, debe ser 3,75% (3,5% + 0,25%) o 28.5dB SNR. El modulador y PA rendimiento 29.1dB SNR basa en la modulación 16QAM. En consecuencia, el DAC Tx debe tener 8.86dB mejor SNR para producir la degradación de 0.6 dB. El DAC Tx requiere 37.96dB SNR (29.1dB + 8.86dB).
- PAPR: Para 2 n -portadoras (subportadoras = 256, 512, 2048) OFDMA de señalización, la PAPR es 8 dB a 12 dB. Esto significa que la salida del DAC Tx debe estar respaldada off-12dB para evitar la saturación durante los picos. Clipping DAC crea distorsión de la señal, lo que resulta en emisiones no esenciales que degradan el rendimiento SER.
- Ganancia / compensado errores: El principal contribuyente a ganar error en un DAC es la referencia de tensión interna. La referencia interna puede tener ± 5% de tolerancia respecto a la temperatura. Offset es residual del amplificador del CAD desplazamientos internos de tensión. Ganancia y el offset errores son consideraciones importantes en el presupuesto de error de DAC, ya que reducen el rango dinámico utilizable. Si la ganancia y los errores de desplazamiento son cada uno el 10% de la escala completa, a continuación, cada uno contribuye a la reducción de 1 dB en el rango dinámico. Debido a este error, el CAD debe retrocedió 1 dB para evitar la saturación de salida y otro de 1 dB para tener en cuenta el rango dinámico limitado.
- Sin (x) / x corrección: El sen (x) / x en la respuesta de frecuencia f C / f FUERA = 4 resultados atenuación en-0.91dB en f FUERA = FCLK / 4. Un finito impulso respuesta (FIR) implementado en banda base digital se puede corregir para esto. Alternativamente, si este roll-off es aceptable, entonces un margen de 0,91 dB se puede añadir al presupuesto de SNR, que representa-0.91dB degradación de relación señal ruido en f SALIDA = FCLK / 4.
Este análisis concluye que un DAC Tx con SNR = 52.87dB en Fclk = 17.5Msps puede sintetizar una, espectro de la señal 8.75MHz 16QAM OFDMA WiBro en SER = 1e-6.
DAC auxiliar
Los canales del CAD auxiliares se utilizan principalmente para funciones de control de nivel, como receptor de AGC y la potencia de salida del PA. Factores que influyen en la resolución del CAD auxiliar y tipo de conversión incluyen los niveles de ganancia de control de voltaje, rango de ganancia, tamaño de paso de ganancia, y el tiempo de sedimentación.ZIF radios típicos tienen aproximadamente un receptor AGC gama 60dB ganancia de banda base con un tamaño de paso de 0,5 dB, una gama VGA transmisor 50dB con un tamaño de paso de 1 dB, y una gama AFC 30dB. Las funciones auxiliares suelen tener un rango y 100ms tiempo de asentamiento a gran escala 2V. Para calcular resolución DAC auxiliar, la función AGC proporciona un rango de ganancia de 60 dB y un tamaño de paso de 0,5 dB = 120 pasos. Por lo tanto, 2 n = 120 y n = 6,9 bits.
Los canales del CAD deben ser garantizadas monótona con menos de ± 2 LSB no linealidad integral ( INL ). La precisión absoluta no es necesario porque los canales de CAD se utilizan en un sistema de circuito cerrado. Sin embargo, monotónica garantizada es importante para mantener la estabilidad del bucle. Para garantizar la linealidad del sistema, INL en un rango de códigos utilizables especificado es adecuado.
Auxiliar ADC
Los parámetros del ADC auxiliares se determinan principalmente por el nivel de la señal de entrada y la precisión. Sin embargo, en algunas aplicaciones, tales como 802.11a , un ayuno de RSSI de conversión que se necesita (t <5μs). En general, las mediciones tales como el nivel de potencia PA, relación de onda estacionaria ( ROE ) y de detección de temperatura no son críticas para la velocidad. Cuando RF = 1880MHz, un detector de energía típico como el MAX2208 tiene un rango de salida analógica de tensión de 50 mV (P EN = +6 dBm) a 700 mV (P EN = 30 dBm) y ± 1.3 dB variación. Un típico sensor de temperatura como el MAX6613 tiene un rango de salida analógica de 400 mV a 2V con ± 4 ° C de precisión. La resolución y la tasa de conversión de los convertidores de propósito general suelen oscilar entre 8 - a 10-bit y 50KSPS a 300KSPS, respectivamente.
Resumen del convertidor
Cuando la interfaz con una radio ZIF, los siguientes parámetros del convertidor de datos de enlace descendente pueden apoyar 64QAM, 16QAM enlace ascendente con OFDM, y 1.25 MHz a 5 MHz de ancho de banda en el canal de sobremuestreo 8x o hasta 10 MHz de ancho de banda de canal con sobremuestreo 4x:
- Dual, 10-bit, 40Msps alta velocidad Rx AD, SINAD = 51.86dB
- Dual, 10-bit, 40Msps alta velocidad DAC Tx, SNR = 52.87dB
Un solo dispositivo AFE integrado de alta velocidad, como el MAX19713, puede cumplir con los requisitos del sistema y proporcionar las siguientes características y beneficios:
- Dual, 10-bit, 45Msps alta velocidad Rx ADC, SINAD = 54.3dB con margen de 2.4dB
- Dual, 10-bit, 45Msps alta velocidad DAC Tx, SNR = 56.1dB con margen de 3.2dB
- Tx DAC en modo común ajustar con I / Q desplazamiento de recorte
- Triple 10 bits DAC auxiliar, de baja velocidad con interfaz en serie
- 10-bit, baja velocidad ADC auxiliar con 2:01 multiplexor y la interfaz en serie
- Producción prueba respecto a la temperatura
- Ultra-bajo consumo de energía en 87MW (29 mA, 3,0 V) en el modo de FD en 40Msps
Conclusión
Para lograr una alta eficiencia espectral y ofrecer un alto rendimiento de datos, sistemas inalámbricos de banda ancha de hoy emplean técnicas de comunicación avanzadas como la modulación de orden superior con OFDM, anchos de banda variables de ancho, y las arquitecturas de radio MIMO. Estas técnicas avanzadas de comunicación aumentan los requisitos de rendimiento de los convertidores de datos de alta velocidad de radio-relacionados, incluyendo densa integración de más canales de convertidor, velocidades de muestreo más rápidas, mayor rango dinámico, una energía más baja, y el tamaño más pequeño. Como CMOS de geometría para los procesadores de banda base digital de escala de 45 nm a 28 nm en un esfuerzo por disminuir la potencia y aumentar la velocidad de procesamiento, la integración de alto rendimiento, convertidores de datos de alta velocidad en una gran escala ASIC se hace más difícil, más costoso, y mayor riesgo .
Los diseñadores también se enfrentan a desarrollo de producto más cortos ciclos . Deben lograr un tiempo rápido en el mercado con los gastos de capital limitado con el fin de controlar los costos. Para agravar estos problemas, la tendencia imparable en productos finales inalámbricos es integrar más funcionalidades de radio como WLAN, WAN , PAN, GPSy televisión móvil. Esta tendencia de la radio incluyen integración fuerzas diseñadores que lidiar con una multiplicidad de canales de convertidor de alta velocidad que debe interactuar con una variedad de diferentes radios para apoyar a un conjunto diverso de estándares de interfaz de aire.
AFE alta velocidad presentan una atractiva solución para ayudar a combatir estas tendencias IC-proceso y desarrollo de productos relacionados entre sí. AFE de alta velocidad como el rendimiento de varios beneficios de desarrollo de productos MAX19713, incluyendo una rápida comercialización, la baja inversión inicial, y capacidad demostrada. Estos dispositivos también ofrecen una solución off-the-shelf fiable y flexible a la perfección con la interfaz de alta sensibilidad RF front-end y los módems procesador sub-micrones digitales de banda base.
Lecturas
Agilent nota de aplicación ", 8 pistas para realizar e interpretar las mediciones EVM," http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-3144EN.pdf .
Agilent nota de aplicación, "Conceptos WiMAX y Medidas de RF: IEEE 802.16-2004 WiMAX funcionamiento capa PHY y mediciones " http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-2027EN.pdf .
Razavi, Behzad. Microelectronics RF . Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1998.
. Sklar, Bernard Comunicaciones digitales: Fundamentos y Aplicaciones . Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1988.
El autor desea agradecer a Scott Anderson de Maxim para aportar los datos de la Figura 4.
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