带有集成电压调节器的CDMA接收机中频子系统芯片AD6121

    摘要：AD6121为3V接收机中频子系统，带有集成电压调节器，片内I/O解调器可提供差分正交基带输出，并可与CDMA基带转换器接口，AD6121可用于CDMA、W-CDMA、AMPS和TACS应用系统中的接收机和QPSK接收机。文中介绍了AD6121的原理和特点，并给出了典型的应用电路。

    关键词：接收机  中频子系统  CDMA  I/Q解调器  AD6121

1 AD6121的特点及引脚功能

    AD6121是一种低功耗的接收机中频子系统芯片，可用于CDMA系统，它由高动态范围的中频放大器、正交产生器、I和Q路解调器、低功耗控制输入等部分组成。其中，高动态范围中频放大器的增益可由电压控制。芯片内部还带有低压降电压调节器，因而可使用电压为2.9～4.2V的电池供电。

    增益控制输入端能接收来自DAC输出的增益控制电压输入。使用内部的电压参考时，它中提供94.5dB的增益控制。增益控制接口的参考输入可连接到内部参考或者外部参考上。

    I/Q解调器提供的差分正交基带输出可与CD-MA基带转换器接口，在使用除2的正交产生器时应在其后接一个多相位滤波器，以保证正交准确度处在±2.5度之内。

    AD6121中频子系统芯片使用25GHz的BiCMOS半导体工艺制造，采用28脚SSOP封装。图1所示为其引脚排列。

1.1 主要特性

    AD6121的主要特点如下：

    ●可与IS98A和PCS标准兼容，适用于CD-MA，W-CDMA，AMPS和TACS应用系统；

    ●片内线性中频放大器的噪声系数为5.9dB，具有-47.5dB到+47dB的分贝线性增益控制能力；

    ●正交解调器可解调50MHz～350MHz的中频信号；

    ●内含集成低压降调节器，具有200mV的调节器压降，可使用来自电池的2.9～4.2V的输入；

    ●功耗低，中等增益时电流消耗为10mA，睡眠模式时电流消耗小于1μA；

    ●有配套的发送中频芯片AD6122可供使用。

1.2 引脚功能

    AD6121中频子系统接收芯片的引脚功能说明如表1所列。它共有28个引脚。

2 工作原理

表1 AD6121的管脚描述

    AD6121的原理功能框图如图2所示。它由大动态范围的中频放大器、正交产生器、IQ解调器、低压调节器和低功耗控制器等组成。

    AD6121用于CDMA系统时，接收所需要的CDMA信号大约为6mV（峰峰值），干扰信号比需要的信号高42dB，大约为700mV（峰峰值）。因此，能满足CDMA系统的指标要求。

2.1 中频放大器和增益控制

    AD6121的中频增益由CDMA和FM输入级两个单元提供，并在其后连接三级级联的中频放大器，其增益和输入带宽对于FM和CDMA两种模式是完全相同的。当CDMA/FM脚为高电平时，CDMA模式被使能；为低时，使能FM模式。

    中频放大器可工作于两种配置中：一种配置是IQ解调器工作于正常功耗模式，另一种工作于低功耗模式。IQ解调器的功耗设定由PD2脚完成。

    AD6121的总增益分贝数与自动增益控制电压VGAIN成线性关系。使用18脚或外部电压参考可设定VGAIN的范围。当内部电压参考REFOUT连接到REFIN脚时，VGAIN会控制AGC的范围，通常该值设定在0.5～2.5V之间。最小的增益产生在VGAIN最小时，最大的增益产生在VGAIN最大时。最大和最小的增益不会随REFIN脚电压的变化而改变。但是，增益的斜率会随VGAIN范围的变化而变化。

2.2 I和Q解调器

    I和Q解调器将其提供的差分正交基带输出送到CDMA基带转换器。除敢中频放大级提供的5.6dB的增益外，解调顺还提供5.6dB的电压增益。I和Q解调器的输出应进行低通滤波，滤波器通常应具有16MHz的带宽。

    正交产生器后接多相位滤波器，以保证正交性位于±1度之内。

2.3 低功耗控制

    AD6121具有三种工作模式：中频放大器和IQ路解调器均被激活、只有中频放大器激活、或者中频放大器和解调都处于低功耗状态。这些不同模式的实现由PD1脚和PD2脚控制，具体设置见表2。

表2 AD6121的低功耗控制

2.4 低压降调节器

    AD6121内部集成了一个低压降调节器。该调节器可使用2.9V到4.2V的输入，能提供2.7V的输出（12脚，LDOC）。该2.7V的信号可为DVCC（11脚）和IFVCC（7脚）提供所需的直流电压。为了配置该低压降调节器，应使用外部晶体管。其晶体管的hFE最小应为100，最大为300，且其饱和电压应为-0.4V。

    如果不使用低压降调节器而使用外部调节器，可将LDOE、LDOC和LDOB三端连在一起接到外部调压器上。

2.5 保护滤波器

    当AD6121的中频放大器和解调器都被激活时，从中频放大器的输出端和IQ解调器的输入端看去的寄生阻抗将很高，这相当于一个低通滤波器，可用于衰减中频信号。因此，应使用外部电感与之形成并联谐振电路，以消除寄生电容的影响。这样外部电感和内部寄生电容就构成了所谓的保护滤波器。

    保护滤波器可由中频放大器差分输出端之间的电感组成，由于中频放大器的输出馈送到IQ解调器时解调器是激活的，且中频放大器的输出不是集电极开路。因此，不需要上拉电阻，仅用10nF的电容进行交流解耦即可。

    选择上拉电感时，可让中频扫描，并在频谱分析仪上观察中频放大器的输出。因为I和Q输出信号在直流到16MHz范围内应当是平坦的，而IQ输出端的低通滤波器会衰减此信号。如使用的保护滤波器电感适宜，则IQ的输出信号幅度将高于其它保护滤波器电感值时的信号幅度。

3 典型应用

    AD6121以其优越的性能可广泛地用于CDMA、WCDMA、AMPS和TACS等系统中作接收机，也可以用作QPSK接收机。