ADS58H40 在時(shí)分通信系統(tǒng) F 和 A 頻段中的應(yīng)用

ADS58H40 是德州儀器（Texas Instruments）新推出的低功耗，高密度，高采樣率，高性 能的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，這款芯片目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在通信行業(yè)。本文以時(shí)分通信系統(tǒng)為 例，詳細(xì)介紹了 ADS58H40 在 F 頻段和 A 頻段中的應(yīng)用，通過合理的設(shè)置中頻，利用頻譜 搬移原理，在采用較低采樣率時(shí)，使用一個(gè) ADC 通道同時(shí)完成 F 頻段和 A 頻段的接收，為 研發(fā)工程師提供一個(gè)低成本，高性能的方案。

目錄

1 ADS58H40 簡介

2 時(shí)分通信系統(tǒng)的 F+A 頻段 RRU 通信系統(tǒng)

 2.1 TD-LTE 系統(tǒng)頻點(diǎn)

 2.2 時(shí)分系統(tǒng) F+A 頻段的設(shè)備實(shí)現(xiàn) 

3 ADS58H40 在時(shí)分通信系統(tǒng)中 F+A 頻段的應(yīng)用

3.1 低本振時(shí)，F(xiàn)+A 頻段的實(shí)現(xiàn)

3.2 中間本振時(shí)，F(xiàn)+A 頻段的實(shí)現(xiàn) 

4 ADS58H40 測試結(jié)果

5 總結(jié)

6 參考文獻(xiàn)

圖表

圖 1. 14Bit Burst 模式下 ADS58H40 輸出頻譜圖 2

圖 2. SNRBoost 功能打開 ADS58H40 輸出頻譜圖 3

圖 3. 雙本振時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段頻譜示意圖 4

圖 4. 雙本振時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段對應(yīng)中頻頻譜示意圖 4

圖 5. 低本振時(shí) F 頻段 A 頻段頻譜示意圖 5

圖 6. 低本振時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段對應(yīng)中頻頻譜示意圖 6

圖 7. 中間本振時(shí) F 頻段 A 頻段頻譜示意圖 6

圖 8. 本振 1980MH 時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段對應(yīng)中頻頻譜示意圖 7

圖 9. Fin 為 30MHz 時(shí)，ADS58H40 輸出頻譜圖 8

圖 10. Fin 為 100MHz 時(shí)，ADS58H40 輸出頻譜圖 9

1 ADS58H40 簡介

ADS58H40 是德州儀器（Texas Instruments）推出的采樣頻率高達(dá) 250MSPS 的高線性，4 通道

11 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。ADS58H40 采用 SNRBoost3G+技術(shù)，在 170MHz 中頻時(shí) SFDR 為

85dBc，SNR 為 71dBFS（90MHz 信號帶寬），可為滿足那些要求高信號帶寬的多載波與多模式 通信系統(tǒng)（如 TD-LTE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA 以及 WiMAX 等）的 SFDR 和 SNR 的要 求，滿足系統(tǒng)指標(biāo)需求。同時(shí)它還有可用于支持反饋通道 125MH 帶寬信號的 14bit Burst 模式。

ADS58H40 的關(guān)鍵特性和優(yōu)勢

 可編程 SNRBoost3G+技術(shù)可實(shí)現(xiàn) 90MHz 帶寬下高達(dá) 71dBFS 的 SNR 性能，從而滿足客戶

3G 與 4G 接收機(jī)規(guī)范的要求；

 低功耗：在 250MSPS 下單位通道功耗為 365mW，可幫助制造商成功設(shè)計(jì)低功耗高密度四 通道接收機(jī)與數(shù)字預(yù)失真(DPD)反饋環(huán)路；

 三種輸出模式靈活選取。輸出可選 11bit 輸出，11bit SNRBoost3G+模式輸出和 14bit Burst 模 式輸出，可同時(shí)用于接收和 DPD 反饋鏈路；

 包括 DAC3484、LMH6522/1、TRF3705、LMH0480x、GC5330 以及 TMS320C6748 在內(nèi)的

完整信號鏈可加速產(chǎn)品的上市進(jìn)程。

作為完整信號鏈的一部分，ADS58H40 四通道 ADC 可以無縫連接 TI 的 DVGA(如 LMH6522/1)以 及功放預(yù)失真（DPD）芯片 GC5330，GC5337 等，同時(shí) TI 提供完整的時(shí)鐘分配 LMK0480X 的 解決方案。

ADS58H40 是 4 通道的產(chǎn)品。它采用 TI 的專利 SNRBoost3G+技術(shù)，把信噪比提升，達(dá)到 14bit ADC 的信噪比，可以用在通信系統(tǒng)的接收通道，同時(shí)也支持 14bit Burst 模式，使其成為一個(gè) 14bit 250MHz 的 ADC，用在通信系統(tǒng)的 DPD 反饋接收通道中。

圖 1. 14Bit Burst 模式下 ADS58H40 輸出頻譜圖

圖 2. SNRBoost 功能打開 ADS58H40 輸出頻譜圖

2 時(shí)分通信系統(tǒng)的 F+A 頻段 RRU 通信系統(tǒng)

2.1 TD-LTE 系統(tǒng)頻點(diǎn)

TD LTE 是中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代移動通信技術(shù)。它吸納了 TD-SCDMA 的主要技術(shù)元 素，體現(xiàn)了我國通信產(chǎn)業(yè)在寬帶無線移動通信領(lǐng)域的較新自主創(chuàng)新成果。2004 年，中國在標(biāo)準(zhǔn) 化組織 3GPP 提出了第三代移動通信 TD-SCDMA 的后續(xù)演進(jìn)技術(shù) TD-LTE，并主導(dǎo)完成了相關(guān) 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

工業(yè)和信息化部發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于國際移動通信系統(tǒng)（IMT）頻率規(guī)劃事宜的通 知》中正式明確了 TD 系統(tǒng)的頻率分配。

F 頻段（1880MHz～1920MHz）：共計(jì) 40MHz A 頻段（2010MHz～2025MHz）：共計(jì) 15MHz E 頻段（2320MHz～2370MHz）：共計(jì) 50MHz D 頻段（2500MHz～2690MHz）：共計(jì) 190MHz

2.2 時(shí)分系統(tǒng) F+A 頻段的設(shè)備實(shí)現(xiàn)

在頻域，采樣過程實(shí)際就是原模擬信號在頻譜的重復(fù)。當(dāng)信號頻帶不變而采樣速率降低時(shí)，重復(fù) 頻譜間的距離越來越近，采樣速率降到一定時(shí)，頻譜開始出現(xiàn)混疊，這時(shí)信號將失真。這就是奈 奎斯特采樣定理要求如果要從相等時(shí)間間隔的采樣點(diǎn)中，無失真地重建模擬信號波形，則采樣頻 率必須大于或等于模擬信號中較高頻率成份的兩倍。但當(dāng)對帶通信號進(jìn)行采樣時(shí)，可采用欠采樣 技術(shù)，即采樣速率可以小于信號較高頻率的兩倍。欠采樣技術(shù)又稱諧波采樣或帶通采樣技術(shù)。但 是即使是帶通采樣，也必須大于帶通信號帶寬的 2 倍。

對于 TD 系統(tǒng)的 F 頻段和 A 頻段。如果要采用一個(gè)通道的 ADC 進(jìn)行采樣，采樣率至少要大于 2 倍 的 F+A 頻帶帶寬（F+A 頻帶帶寬：2025-1880=145MH）。出于抗混疊濾波的考慮，預(yù)留 40M 的過 渡帶，那么采樣率需要增加到 330M。對 ADC 的采樣率提出了很高的要求。滿足系統(tǒng)要求的 ADC 功耗，價(jià)格都很高，在實(shí)際系統(tǒng)中很難得到大規(guī)模的應(yīng)用。

目前的常規(guī)實(shí)現(xiàn)方法是把 F 頻段和 A 頻段獨(dú)立接收，系統(tǒng)為每個(gè)頻段安排一個(gè)合適的本振，將信 號變到對應(yīng)的中頻，然后把 F 頻段和 A 頻段用不同的 ADC 進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行基帶處理。這樣 的缺點(diǎn)就是至少需要一個(gè)雙通道的 ADC 才能完成一個(gè) F 頻段和 A 頻段的信號處理。以 ADC 采樣 率 122.88MH 為例，如中心頻點(diǎn)在 92.16M，通過 Mixer 分別變頻，ADC 分別采樣，可得下圖。

圖 3.      雙本振時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段頻譜示意圖

圖 4. 雙本振時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段對應(yīng)中頻頻譜示意圖

3 ADS58H40 在時(shí)分通信系統(tǒng)中 F+A 頻段的應(yīng)用

根據(jù)離散傅立葉變換公式可知，時(shí)域的采樣等于頻域的周期延拓，這些延拓后的頻譜較終都會被 折返到第一奈奎斯特域中。信號的幅度相等，相位會隨著奈奎斯特域的不同而不同。

3.1 低本振時(shí)，F(xiàn)+A 頻段的實(shí)現(xiàn)

通過對 F 頻段和 A 頻段的信號進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)盡管信號總帶寬很寬，但信號本身是不連續(xù)的，F(xiàn) 頻段帶寬是 35MHz 在（5MHz 的保護(hù)帶寬），A 頻段帶寬是 15MHz，他們之間有 95MHz 的固定 間隔。利用帶通采樣定理和傅立葉變換，通過合理安排中頻頻點(diǎn)和采樣頻率，利用采樣后頻譜周 期延拓，在低采樣率的條件下可實(shí)現(xiàn) F，A 頻段同時(shí)接收而不引起混疊。這樣就可以使用一個(gè) ADC 通道同時(shí)完成 F 頻段和 A 頻段的接收，比常規(guī)的方法減少了一倍的接收通道，使成本大大的 降低。

假設(shè) ADC 采樣率為 250MHz。如采用低本振的方式，可以將 F 頻段信號放在奈奎斯特域 1 區(qū)，將 A 頻段放在奈奎斯特域 2 區(qū)，原則是 F 頻段在奈奎斯特 1 區(qū)的信號和 A 頻段在奈奎斯特 1 區(qū)的延 拓信號頻譜不能混疊。

圖 5. 低本振時(shí) F 頻段 A 頻段頻譜示意圖

從表格中可以看出本振的可以選擇范圍還是比較大的。A 頻段和 F 頻段在奈奎斯特 1 區(qū)的相對位 置如下圖所示：

圖 6. 低本振時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段對應(yīng)中頻頻譜示意圖

此種方式可以實(shí)現(xiàn)在 250MHz 的采樣率條件下，實(shí)現(xiàn) F，A 兩個(gè)頻段的同時(shí)采樣，但是因?yàn)橹蓄l 帶寬太寬，相對采樣率太低�？够殳B濾波器的帶寬很寬，增加了成本和降低了帶外抑制，制約了 前級抗抗混的濾波器的實(shí)現(xiàn)，也降低了系統(tǒng)的阻塞特性。對于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)來說，有很大的困難。

3.2 中間本振時(shí)，F(xiàn)+A 頻段的實(shí)現(xiàn)

如果考慮將本振放在 F 頻段和 A 頻段之間，對 F 頻段使用高本振，對 A 頻段使用低本振，將 F 頻 段信號放在奈奎斯特負(fù)區(qū)，A 頻段信號放在奈奎斯特 1 區(qū)，原則是 F 頻段在奈奎斯特 1 區(qū)的延拓 信號和 A 頻段在奈奎斯特 1 區(qū)的信號頻譜不能混疊。

圖 7. 中間本振時(shí) F 頻段 A 頻段頻譜示意圖

圖 8. 本振 1980MH 時(shí)，F(xiàn) 頻段 A 頻段對應(yīng)中頻頻譜示意圖

經(jīng)過分析可知：此種方法在 250MHz 的采樣率，可以實(shí)現(xiàn) F，A 兩個(gè)頻段的同時(shí)采樣，對于抗混 疊濾波器，通帶設(shè)置在奈奎斯特 1 區(qū)就可以了，大大降低了實(shí)現(xiàn)難度，同時(shí)提升了對其他奈奎斯 特區(qū)的抑制。

4 ADS58H40 測試結(jié)果

下面給出了 ADS58H40 在不同頻點(diǎn)下的測試結(jié)果，可以看出 ADS58H40 可以提供 90M 的信號帶 寬，而且在帶寬內(nèi)的性能指標(biāo)完全可以滿足系統(tǒng)的要求。

圖 9. Fin 為 30MHz 時(shí)，ADS58H40 輸出頻譜圖

圖 10. Fin 為 100MHz 時(shí)，ADS58H40 輸出頻譜圖

5 總結(jié)

ADS58H40 是德州儀器（Texas Instruments）新推出的低功耗，高密度，高采樣率，高性 能的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，這款芯片目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在通信行業(yè)。本文以 TD 系統(tǒng)為例，詳細(xì) 介紹了 ADS58H40 在 F+A 頻段中的應(yīng)用，通過合理的設(shè)置中頻，利用傅立葉變換帶來的頻 譜搬移，在采用較低采樣率時(shí)，使用一個(gè) ADC 通道同時(shí)完成 F 頻段和 A 頻段的接收，為研 發(fā)工程師提供一個(gè)低成本，高性能的方案。

6 參考文獻(xiàn)

1. ADS58H40 Datasheet

2. SNRBoost ADC（ZHCA123），冷愛國， http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=zhca123&fileType=pdf

3.  超  寬  帶  系  統(tǒng)  中   ADC     前  端  匹  配  網(wǎng)  絡(luò)  設(shè)  計(jì)  ，  Lu     Wenjing

http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca489/zhca489.pdf

4.  直 流 偏 移 校 正 功 能 與  ADS58H40    PCB    布 局 優(yōu) 化 ， Tu    lance

http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca564/zhca564.pdf

重要聲明

德州儀器(TI) 及其下屬子公司有權(quán)根據(jù) JESD46 較新標(biāo)準(zhǔn), 對所提供的產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行更正、修改、增強(qiáng)、改進(jìn)或其它更改， 并有權(quán)根據(jù) JESD48 較新標(biāo)準(zhǔn)中止提供任何產(chǎn)品和服務(wù)�？蛻粼谙掠唵吻皯�(yīng)獲取較新的相關(guān)信息, 并驗(yàn)證這些信息是否完整且是較新的。所有產(chǎn)品的銷售 都遵循在訂單確認(rèn)時(shí)所提供的TI 銷售條款與條件。

TI 保證其所銷售的組件的性能符合產(chǎn)品銷售時(shí) TI 半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售條件與條款的適用規(guī)范。僅在 TI 保證的范圍內(nèi)，且 TI 認(rèn)為 有必要時(shí)才會使 用測試或其它質(zhì)量控制技術(shù)。除非適用法律做出了硬性規(guī)定，否則沒有必要對每種組件的所有參數(shù)進(jìn)行測試。

TI 對應(yīng)用幫助或客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)不承擔(dān)任何義務(wù)�？蛻魬�(yīng)對其使用 TI 組件的產(chǎn)品和應(yīng)用自行負(fù)責(zé)。為盡量減小與客戶產(chǎn)品和應(yīng) 用相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)， 客戶應(yīng)提供充分的設(shè)計(jì)與操作安全措施。

TI 不對任何 TI 專利權(quán)、版權(quán)、屏蔽作品權(quán)或其它與使用了 TI 組件或服務(wù)的組合設(shè)備、機(jī)器或流程相關(guān)的 TI 知識產(chǎn)權(quán)中授予 的直接或隱含權(quán) 限作出任何保證或解釋。TI 所發(fā)布的與第三方產(chǎn)品或服務(wù)有關(guān)的信息，不能構(gòu)成從 TI 獲得使用這些產(chǎn)品或服 務(wù)的許可、授權(quán)、或認(rèn)可。使用 此類信息可能需要獲得第三方的專利權(quán)或其它知識產(chǎn)權(quán)方面的許可，或是 TI 的專利權(quán)或其它 知識產(chǎn)權(quán)方面的許可。

對于 TI 的產(chǎn)品手冊或數(shù)據(jù)表中 TI 信息的重要部分，僅在沒有對內(nèi)容進(jìn)行任何篡改且?guī)в邢嚓P(guān)授權(quán)、條件、限制和聲明的情況 下才允許進(jìn)行 復(fù)制。TI 對此類篡改過的文件不承擔(dān)任何責(zé)任或義務(wù)。復(fù)制第三方的信息可能需要服從額外的限制條件。

在轉(zhuǎn)售 TI 組件或服務(wù)時(shí)，如果對該組件或服務(wù)參數(shù)的陳述與 TI 標(biāo)明的參數(shù)相比存在差異或虛假成分，則會失去相關(guān) TI 組件 或服務(wù)的所有明 示或暗示授權(quán)，且這是不正當(dāng)?shù)�、欺詐性商業(yè)行為。TI 對任何此類虛假陳述均不承擔(dān)任何責(zé)任或義務(wù)。

客戶認(rèn)可并同意，盡管任何應(yīng)用相關(guān)信息或支持仍可能由 TI 提供，但他們將獨(dú)力負(fù)責(zé)滿足與其產(chǎn)品及在其應(yīng)用中使用 TI 產(chǎn)品 相關(guān)的所有法 律、法規(guī)和安全相關(guān)要求�？蛻袈暶鞑⑼�意，他們具備制定與實(shí)施安全措施所需的全部專業(yè)技術(shù)和知識，可預(yù)見 故障的危險(xiǎn)后果、監(jiān)測故障 及其后果、降低有可能造成人身傷害的故障的發(fā)生機(jī)率并采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施�？蛻魧⑷�額賠償因 在此類安全關(guān)鍵應(yīng)用中使用任何 TI 組件而 對 TI 及其代理造成的任何損失。

在某些場合中，為了推進(jìn)安全相關(guān)應(yīng)用有可能對 TI 組件進(jìn)行特別的促銷。TI 的目標(biāo)是利用此類組件幫助客戶設(shè)計(jì)和創(chuàng)立其特 有的可滿足適用 的功能安全性標(biāo)準(zhǔn)和要求的終端產(chǎn)品解決方案。盡管如此，此類組件仍然服從這些條款。

TI 組件未獲得用于 FDA Class III（或類似的生命攸關(guān)醫(yī)療設(shè)備）的授權(quán)許可，除非各方授權(quán)官員已經(jīng)達(dá)成了專門管控此類使 用的特別協(xié)議。 只有那些 TI 特別注明屬于軍用等級或“增強(qiáng)型塑料”的 TI 組件才是設(shè)計(jì)或?qū)ｉT用于軍事/航空應(yīng)用或環(huán)境的。購買者認(rèn)可并同 意，對并非指定面向軍事或航空航天用途的 TI 組件進(jìn)行軍事或航空航天方面的應(yīng)用，其風(fēng)險(xiǎn)由客戶單獨(dú)承擔(dān)，并且由客戶獨(dú) 力負(fù)責(zé)滿足與此類使用相關(guān)的所有法律和法規(guī)要求。

TI 已明確指定符合 ISO/TS16949 要求的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品主要用于汽車。在任何情況下，因使用非指定產(chǎn)品而無法達(dá)到 ISO/TS16949 要 求，TI不承擔(dān)任何責(zé)任。

數(shù)字音頻 產(chǎn)品

www.ti.com.cn/audio

通信與電信 應(yīng)用

www.ti.com.cn/telecom

放大器和線性器件 www.ti.com.cn/amplifiers

計(jì)算機(jī)及周邊 www.ti.com.cn/computer

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器 www.ti.com.cn/dataconverters

消費(fèi)電子 www.ti.com/consumer-apps

DLP® 產(chǎn)品 www.dlp.com

能源 www.ti.com/energy

DSP - 數(shù)字信號處理器 www.ti.com.cn/dsp

工業(yè)應(yīng)用 www.ti.com.cn/industrial

時(shí)鐘和計(jì)時(shí)器 www.ti.com.cn/clockandtimers

醫(yī)療電子 www.ti.com.cn/medical

接口 www.ti.com.cn/interface

安防應(yīng)用 www.ti.com.cn/security

邏輯 www.ti.com.cn/logic

汽車電子 www.ti.com.cn/automotive

電源管理 www.ti.com.cn/power

視頻和影像 www.ti.com.cn/video

微控制器 (MCU) www.ti.com.cn/microcontrollers

RFID 系統(tǒng) www.ti.com.cn/rfidsys

OMAP應(yīng)用處理器 www.ti.com/omap

無線連通性 www.ti.com.cn/wirelessconnectivity

德州儀器在線技術(shù)支持社區(qū) www.deyisupport.com

郵寄地址： 上海市浦東新區(qū)世紀(jì)大道 1568 號，中建大廈 32 樓 郵政編碼： 200122

Copyright © 2013 德州儀器 半導(dǎo)體技術(shù)（上海）有限公司

相關(guān)閱讀:

• ...2012/03/30 15:12·ADS5294:80MSPS 8路醫(yī)學(xué)圖像解決方案
• ...2012/03/20 14:53·基于ＡＤＳ�玻碌娘w機(jī)預(yù)警避撞算法研究
• ...2011/12/19 10:21·基于ADS的功率放大器設(shè)計(jì)與仿真
• ...2011/11/30 17:24·基于ADS1252的數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)[圖]
• ...2011/05/25 09:15·無線 ADSL MODEM 在家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用小竅門
• ...2011/05/16 16:32·無線 ADSL MODEM 在家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用小竅門