有关AD的学习记录_精品文档Word格式.docx
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它支持2x2MIMO通信,收发各有两条独立的射频通路。
TX射频前端构成如下图2-2所示:
图2-2
TX数据通路如下图2-3所示:
图2-3
RX射频前端构成如下图2-4所示:
图2-4
RX数据通路如下图2-5所示:
图2-5
三、初始化及校准总述
AD9361在上电之后便会进入休眠状态。
此时用户需要根据所需参数,对芯片进行初始化配置。
其配置包括以下几方面:
l基本参数配置(包含SPI时钟频率、DCXO补偿、射频时钟使能)
lBBPLL频率配置及校准
lPolyPhaseTXDigitalFilter的系数写入
lPolyPhaseRXDigitalFilter的系数写入
l数字数据接口配置
lAuxDAC/AuxADC初始化
lControl_Out端口输出配置
lGPO端口参数配置
l频率无关的射频参数配置,包括LOPower、VCO&
LDO的参数配置、ChargePump校准等)
lT/Rx频率综合器参数配置
lT/Rx工作频率配置及校准
lMixerGMtable增益配置
lRXGaintable配置
lRX手动增益配置
lT/RX基带模拟滤波器校准(tune)
lRXTIA配置及校准
l二级TX滤波器校准
lADC初始化
lBB/RFDC校准
l发射数据正交性校准(相当于IQ校准)
lTX增益配置
lRSSI及功率测量的初始化
使用AD9361,我们主要关注的有五个方面:
一是其中各器件的校准;
二是有关滤波器的配置;
三是有关数字部分接口的模式、工作方式的配置;
四是射频工作状态机控制;
五是有关T/Rx增益的配置。
以下分4节对这几个方面分别阐述。
四、时钟源和RF&
BBPLL频率综合器
由于时钟是整个芯片的核心,在介绍上节所述五方面之前,我们先详述一下AD9361的时钟、PLL和频率综合器。
1、参考时钟及DCXO
AD9361使用分数分频锁相环生成一个本地时钟为信号转换、数字滤波器、IO端口提供时钟源。
这些PLL均需要一个参考时钟,这个时钟可以通过外部晶振提供,或者由外部晶体加上一个可变电容生成所需频率。
在使用外部晶体的情况下,需使用DCXO补偿晶体频率来保证输出参考时钟稳定。
2、RF&
BBPLL频率综合器
图4-1
参考时钟输入后,分别进入3个独立的PLL(如图4-1所示),分别为T/RX频率综合器、基带PLL提供参考时钟源。
3个PLL需各自进行校准。
A)TX、RXPLL的锁定
在FDD模式下,TX和RX的PLL可工作在不同频率下,它们同时开启;
TDD模式下,TX和RX的PLL根据收发情况轮流开启。
一般的TDD模式工作状态按照Rx-ALERT-Tx-ALERT-Rx跳转,基带通过跳转TXNRX信号来控制TX、RX状态的跳转,当TXNRX从0跳变到1时,RXPLL关闭,TXPLL开启并进行重新校准锁定,反之TXPLL关闭,RXPLL开启并重新校准锁定。
TDD模式下每次PLL校准锁定的时间大概为45us~60us左右。
不过假如系统每次收发帧所使用的载波频率不变,则不需每次打开TX或RX时重新进行校准,而沿用上一次的校准值。
此时需要在一次校准过后将寄存器中的VCOCal比特关闭,这样可以明显得缩短信号收发之前,频率综合器的稳定时间。
B)FastLock模式
假如你的系统需要在多个频点上工作,则可以使用FastLock模式,它支持保存多个频点的频率控制字,使得频率变化是,PLL的锁定时间更短。
然而这种模式TX和RX分别最多只能保存8个频点,还是有一点局限性。
五、器件校准
AD9361的校准及其校验方式简介如下表5-1所示:
表5-1
每次芯片上电或者硬件复位之后都必须进行校准,校准之后的参数会被保存。
校准的顺序由状态机控制,其状态如下表5-2所示。
由于其中部分校准需导入其他校准所得结果,因此假如多个校准同时使能,则校准顺序由校准状态机控制。
当校准状态机停留在0x1状态时,表示校准完成。
需要注意的是:
T/Rx的基带滤波器校准不受校准状态机控制,必须在其他校准均不进行时,进行T/Rx基带滤波器的校准。
表5-2
下面对几个重要的校准进行单独阐释。
注1:
RF频率综合器VCO校准
AD9361的发射和接收的频率综合器是独立的,因此TX和RX的RFVCO校准需分别进行。
在TDD模式下,TXNRX为高代表发射,TXNRX低代表接收,做RFTXVCO校准是,TXNRX需拉高;
RFRXVCO校准时,TXNRX拉低。
FDD模式下,需要将ENSM调整到ALERT状态,随后使能频率综合器校准。
官方建议无论使用TDD还是FDD工作模式,均可在做RF频率综合器VCO校准时,使用FDD的校准方式,因为FDD校准的频率更准确稳定,但是弊端是耗时较长。
注2:
T/Rx模拟滤波器校准
模拟滤波器校准有一点需要注意,在进行校准带宽设置时,带宽值需要设置成BB带宽的1.6倍,BB带宽值是基带复数输出带宽的一半,即RX为26MHz~0.2MHz,TX为20MHz~0.625MHz。
六、滤波器配置
本节介绍发射和接收的滤波器通路。
1、发射滤波器通路
TX滤波器通路总体分为3级数字滤波器和两级模拟滤波器,示意图如下图6-1所示:
图6-1
通路输入为I、Q两路12bit补码。
A)TX数字滤波器
数字滤波器分为4级,主要用于对接口I、Q信号进行插值滤波。
它们可由用户控制选通。
第一级ProgTXFIR支持1倍、2倍、4倍插值,可通过用户配置最高128阶位宽16bit滤波器系数,并且可提供0~-6db滤波器增益。
其插值倍数和滤波器阶数关系如表6-1所示:
表6-1
第二级HB1是一个固定2倍插值低通滤波器。
其滤波器系数为[−53,0,313,0,−1155,0,4989,8192,4989,0,−1155,0,313,0,−53]。
频率幅度相应如图6-2:
图6-2
第三级HB2也是一个固定2倍插值低通滤波器,系数为[−9,0,73,128,73,0,−9]。
其幅频相应如图6-3所示。
图6-3
第四级HB3/INT3可实现2倍或者3倍插值。
2倍插值滤波系数为[1,2,1],其幅频相应如图6-4所示。
三倍插值系数为[36,−19,0,−156,−12,0,479,223,0,−1215,−993,0,3569,6277,8192,6277,3569,0,−993,−1215,0,223,479,0,−12,−156,0,−19,36],幅频相应如图6-5所示。
图6-4
图6-5
B)TX模拟滤波器
在数字滤波信号经过DAC转换成模拟信号之后,需要经过低通滤波器在滤除杂散干扰。
模拟滤波器分为两级,带宽均可配置。
第一级的带宽范围较窄,为625kHz~32MHz,通带带宽设置为信号带宽的1.6倍;
第二级的带宽范围为2.7MHz~100MHz,通带带宽设置为信号带宽的5倍。
2、接收滤波器通路
接收通路分为两级模拟滤波器和四级数字滤波器,连接示意图如图6-6所示:
图6-6
通路输出也为12bit补码。
A)RX模拟滤波器
接收端模拟滤波器也分为两级,第一级TIALPF的可配置带宽为1MHz~70MHz,配置带宽设置为信号带宽的2.5倍;
第二级BBLPF的可配带宽为200kHz~39.2MHz,配置带宽为信号带宽的1.4倍。
B)RX数字滤波器
数字通路的4级滤波器正好是发射通路的反向。
第一级HB3/DEC3为2倍或3倍抽取可选。
2倍抽取的滤波系数为[1,4,6,4,1],其幅频相应如图6-7所示。
3倍抽取滤波器系数为[55,83,0,−393,−580,0,1914,4041,5120,4041,1914,0,−580,−393,0,83,55]。
其幅频相应如图6-8所示。
图6-7
图6-8
第二级HB2和第三级HB1均为2倍抽取的低通滤波器。
其系数如下:
HB2:
[−9,0,73,128,73,0,−9]
HB3:
[−8,0,42,0,−147,0,619,1013,619,0,−147,0,42,0,−8]
HB2的幅频相应如图6-9,HB3的幅频相应如图6-10。
图6-9
图6-10
最后一级ProgRXFIR也支持1倍、2倍、4倍抽取,可通过用户配置最高128阶位宽16bit滤波器系数,并且可提供-12db、-6db、0db、6db滤波器增益。
七、数字接口详述
AD9361与数字基带的接口示意图如图7-1所示:
图7-1
数字接口电平有两种可配置模式:
CMOS和LVDS。
1、接口功能介绍
AD9361主要的接口有SPI、数据端口P0_D、P1_D、DATA_CLK、FB_CLK、TX_FRAME、RX_FRAME、ENABLE、TXNRX。
lSPI:
该芯片集成的SPI接口为4线SPI,可读可写,主要用于配置内部寄存器。
lP0/1_D:
这是数据传输端口,位宽均为12bit,根据应用模式可配置成输入、输出和双向。
lDATA_CLK:
DATA_CLK由AD9361输出。
该时钟主要用于RX状态外部数字基带对P0_D、P1_D数据采样,数字基带生成的数据和控制信号均需为DATA_CLK时钟域的,否则可能导致AD9361获取数据时的采样问题。
CMOS模式下DATA_CLK通过DATA_CLK_P端口输出。
lFB_CLK:
FB_CLK是DATA_CLK反馈到AD9361的数据时钟。
用于AD9361内部对TX_FRAME、ENABLE、TXNRX信号的上升沿采样,以及对于P0_D、P1_D数据端口的上升沿和下降沿采样。
注意:
FB_CLK必须与DATA_CLK同源(频率相同,占空比相同),对两个时钟的相位没