基于SA605和AD9850的接收电路设计及应用

在某些射频产品的生产调试车间,空间某些频段的射频(RF)干扰信号可能对生产和调试造成影响。因此,有必要设计一种信号测试仪检测空间RF信号的强度。本文所设计的信号测试仪具有以下基本功能：

测试频率范围1 MHz～30 MHz;

能够灵活地在该频段上步进扫描;

具有方便的人机交互界面,可以通过键盘输入各种预设值,通过液晶显示屏随时查看系统的工作状态等。

本设计采用超外差接收方式。空间信号通过天线接收后,首先经过滤波和前置放大,与本地振荡信号混频后得到中频信号。再对中频信号进行选频、放大、检波,得到直流电压即信号的强度。经A／D转换送入CPU处理。

在本设计中,混频电路是设计的关键。它包括信号的前置处理、本振信号的产生、混频和中频滤波等。传统的扫频信号产生电路大多使用压控振荡器,通过改变变容二极管的电压改变本振频率,但是使用分立元件,振荡频率难以精确控制,特别是扫频宽度难以达到设计要求。因此,本设计采用DDS(直接数字频率合成)技术,使用ADI公司的AD9850与MCU配合,可得到精确控制的扫频振荡源。采用Philips公司的SA605构成本设计方案中的混频电路。

2 AD9850和SA605简介

2.1 DDS频率合成器AD9850

AD9850用于产生频率精确可控的本地振荡源信号。AD9850采用先进的CMOS工艺,内含可编程DDS系统和高速比较器,能实现全数字编程控制的频率合成。可编程DDS系统的核心是相位累加器,它由一个加法器和一个N位相位寄存器组成,N为32。每产生一个外部参考时钟,相位寄存器以步长M递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息,每一个地址对应正弦波中0°-360°范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射为正弦波幅度信号,然后驱动DAC输出模拟量。频率控制字由下式计算：

由于AD9850采用125 MHz有源晶体振荡器,当DAC输出频率达到40 MHz时．SFDR>50 dB。因此完全可满足本地振荡频率范围的要求。

2.2 FMIF通信器件SA605

SA605是一款高性能低功耗混频器和FM IF器件。它内部集成有混频器／振荡器、限幅中频放大器、积分检波器、静噪、对数。RSSI(接收信号强度指示)和电压较准器。

其主要参数：低功率,工作电压6 V时典型电流为5.7 mA;在45 MHz时混频转换功率增益可达13 dB;在45 MHz时混频器噪声特性为4.6 dB;中频放大／限幅增益为102 dB;25 MHz的限幅器小信号带宽;具有额外90 dB动态范围的温度补偿接收信号强度指示器(RSSI);静噪和未静噪的2个音频输出;仅需极少的外围器件,适用于晶体／陶瓷／LC各种滤波器;具有极高的灵敏度等。基于以上特性,SA605适用于设计高性能通信接收机、RF信号强度测量、频谱分析仪等。

本解决方案中SA605用于将天线接收的RF信号与DDS产生的本地振荡信号混频。得到465 kHz的差频信号,该信号经带通滤波器筛选出中频信号并放大。SA605混频器包括三个部分：RF信号输入、本地振荡LO输入和中频输出。混频器对RF信号和LO信号进行和／差运算,获得一个中频输出。频率混合是通过一个吉尔伯特单元(GilbertCell)四项限乘法器实现的。吉尔伯特单元是一个微分放大器,可驱动一个平衡切换单元。SA605给本地振荡器配备了一个NPN晶体管,为了达到本地振荡频率,只需要增加一些外部元件,例如电容、电感或电阻。振荡器的晶体管基极和发射极(引脚4和3)可以用于配置为Colpitts、Butler或变抗器控制的LC形式。

3 实际设计方案

在空间信号测试仪的设计中,SA605与AD9850组成了空间RF信号接收器。

混频部分主要电路连接图如图1所示。