赵玉振 杨俊英
陕西烽火电子股份有限公司 陕西宝鸡 721006
摘 要:本文介绍了一种基于ADRF6510芯片的可编程滤波器与可变增益放大器的射频前端的试验验证，实现了收信道双通路射频前端的滤波以及50dB的连续增益可控放大。
关键词:ADRF6510 可变增益 滤波器 双通道
引言
ADRF6510 包括一对匹配的完全差分低噪声、低失真可编程滤波器和可变增益放大器 (VGA)。每个通道都能够抑制较大的带外干扰信号，同时放大所需信号，因而模数转换器 (ADC) 的带宽和分辨率要求得以降低。两个通道匹配出色，而且在所有增益和带宽设置下都具有很高的无杂散动态范围。
1.ADRF6510工作原理
ADRF6510包括一对匹配的缓冲可编程滤波器、数个可变增益放大器和数个输出ADC驱动器，单通道器件框图见图1。信号首先通过前置放大器放大，然后进行滤波，以抑制任何不需要的带外信号和噪声，最后通过可变增益放大器（VGA）放大。带宽和前、后置滤波增益均具有可编程的特性，便于器件处理各种噪声和较大的干扰信号。整个差分信号链可与输入端和输出端的灵活接口进行直流耦合。两个通道的带宽和增益设置控制是共用的，确保其幅度和相位响应严格匹配。通过ENBL引脚可以完全禁用ADRF6510。
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滤波器提供6极点巴特沃兹响应，其0.5dB转折频率可通过SPI在1MHz至30MHz范围内进行编程，步进为1MHz。滤波器之前的前置放大器提供6dB或12dB的引脚可编程增益选项，它可设置400Ω的差分输入阻抗，并具有1.5V至2.5V驱动范围，默认值为2.1V的共模电压。
滤波器之后的可变增益放大器VGA提供50dB的连续增益控制，斜率为30mV/dB。VGA增益通过GAIN引脚控制，GNSW引脚被拉低时范围可为0.5dB至+45dB，GNSW引脚被拉高时范围可为1dB至+51dB。输出缓冲器提供20Ω的差分输出阻抗，能够以1.5Vp-p驱动1kΩ负载。输出共模电压默认为VPS/2，但可以通过VOCM引脚进行编程。
ADRF6510的工作电源电压为4.75V至5.25V；当编程为最高带宽设置时，其最大功耗为258mA。禁用时的功耗仅为2mA。
滤波和放大在任何信号处理系统中都是基本操作。ADRF6510中滤波器的作用是在抑制带外噪声和干扰信号的同时选择所需的信号。此滤波器的带宽可随着输入信号带宽变化而动态地调节。这样可以确保由本电路驱动的ADC的可用动态范围得到充分使用。放大器的作用是提高有用信号的电平，以克服系统产生的噪声。同时用滤波器和放大器，能够把有用低电平信号和噪声、带外干扰信号区分开。这一模拟信号处理能够降低对模拟信号、混合信号和随后产生的数字器件的要求。
2.试验验证
本设计试验主要实现射频信号的滤波、放大功能；主要由一对匹配的完全差分低噪声、低失真可编程滤波器和可变增益放大器组成。前置放大器提供6db或12db的可选增益，滤波器之后的可变增益放大器可提供50db连续增益控制。
2.1试验原理图
试验原理图如图2所示。使用该芯片实现收信道双通路射频前端的滤波以及放大。可以利用相应的软件来编程设置ADRF6510试验中的滤波器带宽。试验可为各个通道提供简单的单端（通过ADT8-1T+8:1巴伦）或差分配置。
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T1、T2输入接口。输入SMA（INM1_SE_P和INP2_SE_P）用于以单端方式驱动巴伦。试验默认采用单端驱动。T1、T2是阻抗比为8：1的巴伦，可将50单端输入转换为400平衡差分信号
T3、T4输出接口。输出SMA（OPP1_SE_P和OPM2_SE_P）用于以单端方式驱动巴伦
巴伦是平衡不平衡转换器的音译。巴伦电路可以在差分信号与单端信号之间互相转换，巴伦被用于对称（平衡）到不对称（不平衡）电路的连接。
P2使能接口。向ENBL引脚施加一个逻辑高电平（将P2连接至VPS）可以使ADRF6510上电。
P3、P4前端6dB或12dB增益开关。拉低，增益为6dB；拉高增益则为12dB。
2.2试验数据
2.2.1可变增益放大器（VGA）验证：
当前置放大器为6 db增益， VGAIN引脚从0.1V-2V之间变化，输入信RFin=-50dbm@15MHZ，测试输出信号RFout与VGAIN的关系。如表1所示：
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实验结果可以看出AFRF6510具有连续的50个dB的可变增益控制范围。
2.2.2滤波器控制验证：
当滤波器转折频率分别置为15MHz,30 MHz时，模拟增益控制(VGAIN )为2V，前置放大器置为6db，测试输入信号为-10dbm，在不同频率的输出幅度。如表2所示：
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实验结果和芯片特性相符合，且通带内频率稳定度好。
3.结语
通过本实验主要实现了频率在1-30MHZ的射频信号的滤波、放大功能；前置放大器提供6db或12db的可选增益，滤波器之后的可变增益放大器之间可提供50db连续增益控制。
参考文献
[1]刘美锐 宽频段直接上变频激励器的设计与实现 电子元件与材料 2016 06
[2]张鹏飞 一种线性增益可调的低噪声差分放大电路的设计 电子制作 2013 01