153.6 MHz宽度的模拟中频信号经过A/D采样后,中心频率在30.72 MHz。数据在芯片中会进行进一步的数字下变频转换。进入DDC的输入数据为调制到24×、速率为96×的数据。DDC部分由四大部分组成:NCO,CIC,ISINC滤波器和RRC滤波器。NCO部分完成解调的功能,将数据分成I和Q两路,然后I,Q数据经过完全相同的两个通道进行抽取,分别进行CIC滤波、ISINC滤波器和RRC滤波器,最后将数据抽取到1×,送给基带。
AD6655的供电需要模拟1.8 V、数字1.8 V和I/O电压。模拟部分的供电由LDO提供,核电压1.8 V可以通过磁珠取自LDO,I/O电压使用3.3 V以达到和FPGA相同I/O接口电平。由于单板A/D、D/A通道较多,模拟数字采用了共地处理,而模拟数字电压进行了电源层分割。
AD6655的控制接口采用3线SPI和控制部分通讯,内部寄存器通过它进行配置和控制。AD6655有几十个寄存器,主要为A/D模式、DDC配置、及同步控制等,芯片上电后由板卡控制单元进行配置。
4 信号链的系统仿真
ADC采样后,153.6 MHz中频频点的三载波信号数字化为中心频点在30.72 MHz的信号。由于是实信号,因此在负频率处有其镜像信号。
低中频信号进入数字混频器,转换为多载波0中频信号,同时将实数数据转换为In-phase和Quadrature正交的两部分分量。
AD6655的第一级滤波器为19阶的半带滤波器,它实现2倍抽取滤波,并且不能被旁路,因此它的带宽也决定了接收链路的最大带宽。器件手册指出最大可用带宽为采样率的11%,在122.88 MSPS采样率下支持的带宽为27 MHz。AD6655还有一个66阶的FIR滤波器,为抵消CIC滤波器对有用信号高频抑制的影响,FIR中加入了Inverse Sinc函数对高频信号进行补偿。
2级滤波器的级联频响如图5所示。
经过2级滤波器,AD6655输出信号的频谱特性如图6所示。
FPGA接收到AD6655的信号,由于已经对信号进行了2倍、或4倍的抽取,所以FPGA的工作频率就可以降低到ADC采样频率的了1/2或者1/4了。这对FPGA的型号选择和降低成本都是有利的。
FPGA需要继续对信号进行滤波和抽取,以达到系统ACS和Blocking要求的带外抑制度。由于AD6655可以对数字远端进行-80 dBc的抑制,那么FPGA只需要对带宽近端进行相应的滤波,通常90阶滤波器可以实现-50 dBc的带外抑制,当然采用分级滤波的方式效果可能更明显,并且一些滤波要在载波分路后进行。
FPGA需要继续对信号进行滤波和抽取,以达到系统要求的ACS和Blocking带外抑制度。由于AD6655可以对数字远端进行-80 dBc的抑制,那么FPGA只需要对带宽近端进行相应的滤波,通常90阶滤波器可以实现-50 dBc的带外抑制,当然采用分级滤波的方式效果可能更明显,并且一些滤波要在载波分路后进行。
5 仿真结果和评价
由以上仿真来看,AD6655可以满足基站上行链路中的应用,信号处理后输出给FPGA,节省了很多FPGA的逻辑单元。在AD6655Demo板和TD-SCDMA数字中频板卡DIFB 3.O进行了实测,测试结果完全符合设计要求。总之,AD6655是一款比较合适的数字中频接收链路的器件,可以应用在3G基站系统中,具有较高的性价比。