AD9371和ADRV9009射頻端口硬件設計指南

發射機端口直流饋電

該系列收發器發射端口屬于一個推挽的差分RF驅動器，與通常的RF放大器一樣，需要直流饋電以提供功率，由此產生了兩種饋電（即直流偏置）方式，一種是利用外部射頻扼流圈進行饋電，另一種是利用RF變壓器的重新抽頭進行饋電（將變壓的線圈作為射頻扼流圈）。全功率輸出情況下，每個差分輸出端口的吸電流最大可達100mA，扼流圈和RF變壓器/巴倫的參數選擇對射頻性能有重要影響，需要選擇具有盡量小的直流導通電阻Rdrc的的器件以降低直流壓降，電壓降drop增加會導致發射機性能下降（輸出P1dB，最大Pout等），選擇一個相對于負載阻抗足夠高的扼流電感(LC)，以避免降低輸出功率（功率會通過扼流圈向電源泄露，也因此容易干擾其他電路），但是較高的扼流電感LC與較小的直流電阻兩者是矛盾的（同體積下），實際設計中需要相互權衡。

實際選型經驗：發射機直流偏置電流約100mA（滿幅度功率輸出），這里需要注意變壓器能夠承受的電流（mini的很多繞線變壓器TC-1-13的最大電流30mA（0.25W），而TDK或mini（NCS1-292+）的LTCC變壓器電流為200mA或3w），可以使用繞線扼流電感或者巴倫/變壓器中心節點進行饋電，但需要注意選擇低直流等效電阻的器件，以最小化直流壓降，保證發射機性能；饋電電感量相對于負載阻抗必須足夠大，才不至于造成輸出功率下降，推薦的直流偏置網絡是使用變壓器中心抽頭，這種偏置網絡的器件數量和寄生參數均較小。

balun的不平衡是指將單端信號轉換成差分信號時，差分信號的+、-信號不是完全幅度相等、極性相反的一對理想差分信號，它們的幅度和相位會有些差異。其原因主要是變壓器初、次級線圈之間的寄生電容引起的。而且信號頻率越高，這種差異越顯著。解決方法可以用二個變壓器級聯，這樣可以減輕幅度和相位的不平衡，其原理是/變壓器級聯之后，前級和后級的初、次級線圈間的寄生電容串聯，容值變小。關于這個，maxim有application note專門講用變壓器做ADC的模擬前端的。

官方推薦的兩種結構，其中第二種使****用的器件數量和寄生參數最少

另外兩種饋電方式：注意隔直電容

發射機阻抗匹配設計方法

負載牽引和小信號匹配的差別：

1. 負載牽引：
2. 小信號匹配：基于傳輸增益的最大功率傳輸

使用負載牽引的方法：調整發射機差分阻抗，以達到輸出功率和三階交調節點的最佳平衡。

根據經驗證實的數據，最佳發射機輸出差分阻抗是50歐姆，注意以下幾點：

1. 基波輸出功率反比于負載阻抗的實部
2. 輸出三階交調點反比于負載阻抗的實部
3. OIP3對于容性負載相比感性負載要更高
4. 最優發射機差分輸出阻抗是可以改變的

射頻端口阻抗：

發射端口匹配網路

接收機端口

對于在接收端口使用外部LNA的應用，9371的噪聲系數不是很重要，使用外部LNA允許使用簡單的阻抗匹配拓撲，從而獲得較寬的RF帶寬。

布線優先級：射頻信號好JESD204B信號優先級最高，JESD204B差分對間注意保留一定的隔離度

AD9371的可配置為寬帶應用，此時需要使用寬帶射頻巴倫TCM1-83X+，該巴倫擁有較大的相位失衡，而TDK窄帶的LTCC巴倫相位失衡小于5度（應小于5度，對于ADC前端同樣如此），符合要求

接收端口設計

端口特性

單端和差分輸入接口電路

Marchand Planer Balun（馬相平面巴倫）的使用

Marchand Planer Balun很適合此處的應用，因為這類巴倫一般用LTCC工藝實現，可以做到0603或0805封裝，占用體積小，也比繞線巴倫要結實。

當差分端口需要支流偏置時，可以從2腳進行饋電，不需偏置則根據外部需求使用直流接地或者AC接地。

6腳懸空

通用匹配網絡拓撲結構

接收端口：RX，ORX，SnRx均適用，原理圖設計時可以將同一位置處并聯的RLC器件改為只有一個或者按圖所示多個并聯，因為實際匹配時基本只有一個器件（R、L、C），而PCB設計時可以將串聯支路的多個器件重疊放置，只占用一個器件空間，而并聯支路可以根據個人偏好選擇是否重疊放置，總之盡可能減少阻抗不連續點和PCB面積。

接收端口匹配網路