AD9361 介绍 (上)
AD936x 系列快速入口
增益控制、時鐘和PLL、ENSM 在AD9361 介紹 (中)
MGC、Slow AGC、Fast AGC補充： AD9361 補充（上）
通過AD936x Evaluation Software加深了解： AD936x 配置軟件介紹 上
為什么復(fù)信號可以具有任意頻譜結(jié)構(gòu) 復(fù)信號頻譜
為什么正交采樣（復(fù)采樣）的采樣率最低為信號帶寬B，就可保證采樣信號信息不丟失？：正交采樣（復(fù)頻率域角度）
正在進行 OFDM調(diào)制（一）…
文章目錄
- 學(xué)習(xí)資料
- 一、結(jié)構(gòu)
- 二、輔助功能
- 2.1 AuxDAC（Auxiliary DAC）
- 2.2 AuxADC（Auxiliary ADC）
- 2.3 內(nèi)部溫度傳感器
- 2.4 GPO
- 三、接收鏈
- 四、傳輸鏈
- 五、濾波器
- 5.1 接收鏈路濾波器
- 5.11 Rx TIA LPF
- 5.12 Rx BB LPF
- 5.13 Rx HB3/DEC3
- 5.14 Rx HB2
- 5.15 Rx HB1
- 5.16 Rx FIR
- 5.2 發(fā)送鏈路濾波器
- 5.21 Tx FIR
- 5.22 Tx HB1
- 5.23 Tx HB2
- 5.24 Tx HB3/INT3
- 5.25 Tx BB LPF
- 5.26 Tx Secondary LPF
學(xué)習(xí)資料
1. ADI官方資料
2. AD9361 Reference Manual UG-570 和 Register Map Reference Manual UG-671
3. Data Sheet
一、結(jié)構(gòu)
框圖來源
二、輔助功能
AD9361中的輔助功能——兩個10位輔助 DAC，一個12位輔助 ADC，一個內(nèi)部溫度傳感器，以及四個通用輸出(GPO)引腳，這些功能有助于簡化系統(tǒng)任務(wù)及降低總體系統(tǒng)成本。
2.1 AuxDAC（Auxiliary DAC）
AuxDAC是10位通用DAC， 可以將 AuxDAC 設(shè)置為手動操作，也可以設(shè)置為在TDD 操作期間自動切換，以減少對 BBP 的控制要求。AuxDAC 使用 ad9361_auxdac _ setup 函數(shù)進行配置。默認(rèn)情況下，當(dāng)設(shè)備第一次啟動時，AuxDAC是禁用的。
在某些應(yīng)用中，最好在使能信號轉(zhuǎn)換后延遲AuxDAC轉(zhuǎn)換。每個AuxDAC在寄存器0x30至寄存器0x33中都有自己的接收和發(fā)送模式延遲設(shè)置。每個LSB約等于1 微秒。寄存器0x3A必須根據(jù)參考時鐘設(shè)置來配置1 微秒的延遲，將位[D6:D0]設(shè)置為每微秒?yún)⒖紩r鐘周期數(shù)減1。
2.2 AuxADC（Auxiliary ADC）
AuxADC是一個12位的輔助轉(zhuǎn)換器，其輸入電平范圍為0 V到1.3 V，轉(zhuǎn)換時間可調(diào)。AuxADC通過ad9361_auxadc_setup函數(shù)進行配置。
默認(rèn)情況下，AuxADC關(guān)閉。AuxADC時鐘通過分頻基帶鎖相環(huán)頻率產(chǎn)生。上式?jīng)Q定了AuxADC時鐘頻率和抽取率。
AD9361包括一個內(nèi)部溫度傳感器，可以使用AuxADC測量。AuxADC在同一時刻只能測量內(nèi)部溫度或AuxADC引腳上的電壓。
- AuxADC默認(rèn)是關(guān)閉的，其時鐘是由基帶鎖相環(huán)頻率分頻產(chǎn)生的。
2.3 內(nèi)部溫度傳感器
要用AuxADC測量溫度，可以使用ad9361_auxadc_setup函數(shù)配置，然后使用ad9361_get_temp函數(shù)進行讀取。溫度字的斜率約為1.14 LSB/℃。需要單點factory 或 bench 校準(zhǔn)來將絕對溫度與溫度字相等。
寄存器0x0F的位[D2:D0]根據(jù)上式設(shè)置溫度傳感器模式下AuxADC的抽取率，寄存器0x0D的位D7:D1根據(jù)上式設(shè)置溫度傳感器定期讀取溫度讀數(shù)的速率。如果要手動執(zhí)行溫度測量(寄存器0x0D的位D0清零)，則當(dāng)寄存器0x0C的位D0(開始溫度讀數(shù))置位時，測量開始。
- 測量溫度時，AuxADC的時鐘頻率被設(shè)置為BBPLL頻率的64分頻。
2.4 GPO
AD9361有四個GPO引腳，可以使用ad9361_gpo_setup函數(shù)設(shè)置，GPO可以控制天線開關(guān)或LNA使能?？刂艷PO有兩種選擇，在BBP中通過SPI手動寫，或通過ENSM自動控制。
當(dāng)使用外部LNA時，AD9361可以選擇從接收增益表中選擇GPO_0和GPO_1，以控制兩個接收通道中每一個的LNA增益。GPO的供電電壓來自AD9361上的引腳VDD_GPO (B8)。
設(shè)置寄存器0x026的位D4可將GPO置于手動控制模式。使用寄存器0x027的高位半字節(jié)(四位)作為GPO邏輯電平控制。GPO_3使用D7；GPO_2使用D6，GPO_1使用D5，GPO_0使用D4。為0時，GPO為邏輯低電平。為1時，GPO為邏輯高電平。在這種模式下，寄存器0x26的低位半字節(jié)被忽略。
為ENSM控制 GPOs 時， GPOs 的初始狀態(tài)應(yīng)設(shè)置在寄存器0x27的下半字節(jié)，其中 GPO_0對應(yīng)位D0， GPO_1對應(yīng)位D1， GPO_2對應(yīng)位D2， GPO_3對應(yīng)位D3。為0時，在 sleep, wait,和alert狀態(tài)下，GPO為邏輯低電平，為1時，GPO為邏輯高電平。
寄存器0x20包含決定GPO如何響應(yīng) 從Alert狀態(tài)變化的位。上半字節(jié)控制哪些GPO引腳在進入接收模式時會改變狀態(tài)，下半字節(jié)控制哪些GPO引腳在移到發(fā)送模式時會改變狀態(tài)。例如，假設(shè)寄存器0x26為0x00 (ENSM控制使能)，寄存器0x27為0xFF(將所有GPO引腳初始化為1)，寄存器0x20 = 0x24(在接收端切換GPO_1引腳，在發(fā)送端切換GPO_2引腳)。當(dāng)器件進入報警狀態(tài)時，所有GPO引腳將變?yōu)楦唠娖?。?dāng)器件進入Tx時，只有引腳GPO_2引腳會變?yōu)榈碗娖?。?dāng)器件進入Rx時，GPO_1引腳將切換為低電平。
有些應(yīng)用需要在DUT狀態(tài)轉(zhuǎn)換和GPO引腳切換之間插入延遲。為了滿足這些需求，可以將GPO寄存器編程到所需的延遲。寄存器0x28至寄存器0x2B設(shè)置從alert狀態(tài)變化到接收的延遲，而寄存器0x02C至寄存器0x02F設(shè)置從 alert 狀態(tài)變化到發(fā)送的延遲。每個LSB為1μs。延遲設(shè)置僅在TXNRX和ENABLE引腳用于控制狀態(tài)機時有效。當(dāng)使用SPI控制狀態(tài)機時，延遲設(shè)置將不起作用。根據(jù)參考時鐘，將寄存器0x3A分辨率為1 μs/LSB。將位[D6:D0]設(shè)置為每微秒?yún)⒖紩r鐘周期數(shù)減1。在FDD模式下，應(yīng)用 Tx enable和Tx delays ，忽略Rx enable 和 Rx delays 。
三、接收鏈
AD9361接收部分有兩個獨立控制的通道Rx Channel 1 和 Rx Channel 2 可以接收來自不同來源的信號，從而允許該設(shè)備在共享通用頻率合成器的同時在多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)中使用。
每個通道具有三個輸入，這些輸入可以多路復(fù)用到信號鏈，從而使AD9361適用于具有多個天線輸入的分集系統(tǒng)。接收鏈數(shù)據(jù)首先經(jīng)過低噪聲放大器（LNA），然后是同相（I）和正交（Q）放大器，混頻器和頻帶整形濾波器，可將接收到的信號下變頻為基帶以進行數(shù)字化。
基帶RX信號路徑由兩個可編程模擬低通濾波器，一個12位ADC和四級數(shù)字抽取濾波器組成。四個抽取濾波器中的每一個都可以被旁路。每個低通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率是可編程的。
- 接收器LNA輸入端口可以在單端模式(差分輸入的任一側(cè)都可以用作單端輸入)或差分模式下使用（建議將LNA輸入配置為差分模式，以實現(xiàn)最佳噪聲系數(shù)）
- RxA RxB RxC ：三個輸入。RX1A_N, RX1A_P 接收通道1的差分輸入A。每個引腳都可作為單端輸入將未使用的引腳接地，或者一起形成差分對。
- Input Mux ：多路復(fù)用
- LNA：低噪聲放大器
- TIA: 跨阻抗放大器,位于混頻器和Rx基帶模擬濾波器之間,3dB角點頻率可編程,當(dāng)調(diào)用ad9361_set_rx_rf_bandwidth函數(shù)時，對Rx TIA的3dB頻率進行編程。
- BB LPF是一個三階巴特沃斯低通濾波器，具有可編程的3 dB角頻。
- ADC：12位sigma-delta（Σ-Δ）ADC
- HB1 HB2 HB3 :半帶濾波器，數(shù)字濾波器
- FIR ：數(shù)字濾波器，是一個可編程的多相FIR濾波器
- 當(dāng)工作頻率等于或低于3 GHz時，任何LNA輸入端口都將提供最佳性能， 當(dāng)工作頻率高于3 GHz時，利用Rx1A和Rx2A LNA輸入端口獲得最佳性能，B和C端口在3 GHz以上時性能會下降
四、傳輸鏈
AD9361發(fā)送部分由兩個相同且獨立控制的通道Tx Channel 1 和 Tx Channel 2 組成，同時共用一個通用型頻率合成器。
TX信號路徑從數(shù)字接口接收IQ格式的12位補碼數(shù)據(jù)，并且每個通道（I和Q）通過具有內(nèi)插選項的完全可編程的128抽頭FIR濾波器。之后進入到一系列附加的插值濾波器，這些濾波器在到達12位DAC之前提供附加的濾波和數(shù)據(jù)速率插值。如果需要，可以分別控制和旁路FIR濾波器以及三個插值濾波器。
- FIR ：數(shù)字濾波器，是一個可編程的多相FIR濾波器。
- HB1 HB2 HB3 :半帶濾波器，數(shù)字濾波器
- DAC：12位DAC
- BB LPF：是一個三階巴特沃斯低通濾波器，具有可編程的3 dB角頻l率。
- Secondary LPF : Tx次級LPF是一個單極低通濾波器，具有可編程的3 dB角頻率。
- Ouput Mux ：多路復(fù)用
- TxA TxB ：兩個輸出，TX2A_N, TX2A_P，發(fā)射通道2差分輸出A， 發(fā)送器輸出端口只能在差分模式下使用
當(dāng)轉(zhuǎn)換為基帶模擬信號時， I和Q信號將進行濾波，以移除采樣偽像，然后進入上變頻混頻器使 I和Q信號將重新組合起來，并在載波頻率下進行調(diào)制。組合信號還會通過模擬濾波器，進行額外的頻帶整形處理，然后再將信號傳輸至輸出放大器。
發(fā)送器模塊還為每個通道提供一個TX監(jiān)控模塊。該模塊監(jiān)視發(fā)送器輸出，并通過一個未使用的接收器通道將其送回BBP，以實現(xiàn)信號監(jiān)控。 TX監(jiān)控器模塊僅在接收器空閑的TDD模式下可用。
- TX MON 1：發(fā)射通道1功率監(jiān)控輸入，若未使用此引腳，則將其接地。
- TX MON 2：發(fā)射通道2功率監(jiān)控輸入，若未使用此引腳，則將其接地。
五、濾波器
5.1 接收鏈路濾波器
AD9361 Rx信號通路由兩個可編程模擬低通濾波器、一個12位ADC和四個階段的數(shù)字抽取濾波器組成。四個抽取濾波器都可以被旁路。ADC前的模擬低通濾波器用來降低雜散信號水平。這些濾波器的角點頻率是用ad9361_set_rx_rf_bandwidth函數(shù)調(diào)用編程的。
由正交采樣（復(fù)頻率域角度）可知，AD9361 正交采樣時I路和Q路 直接將信號搬到了0中頻，低通濾波器為B/2即可，每個A/D采樣率最低為復(fù)信號帶寬B就不會出現(xiàn)頻譜混疊，完整得到原信號所攜帶的信息。
5.11 Rx TIA LPF
Rx TIA LPF是一個單極低通濾波器，具有可編程的3 dB角頻率。轉(zhuǎn)角頻率可在1 MHz至70 MHz范圍內(nèi)編程。Rx TIA LPF通常被校準(zhǔn)到基帶信道帶寬的2.5倍。AD9361 最大接收信號帶寬B為56MHz, B/2為28MHz，3 dB角頻率校準(zhǔn)到基帶信道帶寬的2.5倍，28*2.5=70MHz，正好轉(zhuǎn)角頻率可在1 MHz至70 MHz范圍內(nèi)編程。
5.12 Rx BB LPF
Rx BB LPF是一個三階巴特沃斯低通濾波器，具有可編程的3 dB角頻。轉(zhuǎn)角頻率可編程范圍為200 kHz至39.2 MHz。Rx BB LPF通常被校準(zhǔn)到基帶通道帶寬的1.4倍。AD9361 最大接收信號帶寬B為56MHz, B/2為28MHz，3 dB角頻率校準(zhǔn)到基帶信道帶寬的1.4倍，28*1.4=39.2MHz，正好轉(zhuǎn)角頻率可在200 kHz至39.2 MHz范圍內(nèi)編程。
ADC后面的四個模塊組成了接收路徑的數(shù)字濾波，這些可編程濾波器在信號數(shù)字化后提供帶寬限制以及減少帶外噪聲與雜散信號，同時對信號進行抽取以生成正確數(shù)據(jù)速率。在每個濾波器中，抽取是在濾波完成后執(zhí)行的，每個固定系數(shù)濾波器的采樣時鐘總是等于輸入數(shù)據(jù)時鐘，使用ad9361_calculate_ rf_clock_chain函數(shù)來配置。
5.13 Rx HB3/DEC3
Rx HB3/DEC3提供了兩個不同的固定抽取系數(shù)。Rx HB3/DEC3抽取系數(shù)為2或3，或者被旁路。抽取系數(shù)為2時，Rx HB3的系數(shù)如下:[1,4,6,4,1]，抽取系數(shù)為3時，Rx DEC3的系數(shù)如下:[55,83,0,?393,?580,0,1914,4041,5120,4041,1914,0,?580,?393,0,83,55]。
- 如果該濾波器的抽取因子設(shè)置為3，那么Tx HB3/INT3濾波器的插值因子也必須設(shè)置為3，以便時鐘正確對齊。
5.14 Rx HB2
Rx HB2是一個固定系數(shù)半帶抽取濾波器，可以抽取2倍，也可以被旁路。Rx HB2具有如下系數(shù):[?9,0,73,128,73,0，?9]。
5.15 Rx HB1
Rx HB1是一種固定系數(shù)半帶抽取濾波器，可以抽取2倍，也可以被旁路。Rx HB1具有如下系數(shù):[?8,0,42,0，?147,0,619,1013,619,0，?147,0,42,0，?8]。
5.16 Rx FIR
Rx信號路徑中的最后一個數(shù)字濾波器是一個可編程的多相FIR濾波器。Rx FIR濾波器可以抽取2倍或4倍，如果不需要，可以被旁路。濾波器系數(shù)是16個為一組配置的，最小階數(shù)為16，最大為128。
Rx FIR還具有?12 dB，?6 dB, 0 dB，或+6 dB的可編程增益。為最大化動態(tài)范圍，濾波器提供了固定+6dB增益，因此FIR濾波器可編程增益通常設(shè)置為?6dB，以產(chǎn)生0 dB的凈增益。
Rx FIR有兩個可選的采樣時鐘，要么ADC_CLK或ADC_CLK/2。
- 采樣時鐘與濾波器輸出數(shù)據(jù)率的比值乘以16為可用抽頭數(shù)量。例如，如果輸出數(shù)據(jù)速率為50 MHz，采樣時鐘為200MHz，那么采樣時鐘與輸出數(shù)據(jù)速率的比值為200/50=4，可用的抽頭總數(shù)是4*16=64個。
不像Tx FIR濾波器, Rx FIR有足夠的內(nèi)部內(nèi)存，可以設(shè)置最大數(shù)量的抽頭用于抽取。如果滿足前面描述的時鐘比率，所有128個抽頭都可以使用。這個濾波器是使用ad9361_set_rx_fir_config函數(shù)設(shè)置的。
5.2 發(fā)送鏈路濾波器
Tx信號路徑從AD9361數(shù)字接口接收12位二進制補碼I-Q格式的數(shù)據(jù)，每個通道(I和Q)通過四個數(shù)字插值濾波器將該數(shù)據(jù)傳遞到12位DAC。四個插值濾波器中的每一個都可以被旁路。在進入射頻混頻器之前通過兩個低通濾波器，ad9361_set_tx_rf_bandwidth函數(shù)可對每個低通濾波器的角點頻率進行編程。
可編程數(shù)字濾波器提供了從數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換之前所需的帶寬限制，還可以對數(shù)據(jù)進行插值，從數(shù)字接口輸入數(shù)據(jù)速率轉(zhuǎn)換為DAC轉(zhuǎn)換所需的速率，在每個濾波器中，首先進行插值，再濾波。
5.21 Tx FIR
Tx FIR是一個可編程的多相FIR濾波器，Tx FIR濾波器可以內(nèi)插2或4倍，如果不需要可以被旁路。這個濾波器在ad9361_set_tx_fir_config函數(shù)中被配置。濾波器系數(shù)是16個為一組配置的，最小階數(shù)為16，最大為128。Tx FIR也有一個可編程的增益——0 dB或?6 dB。
Tx FIR使用DAC_CLK (Tx DAC采樣時鐘)作為它的采樣時鐘。DAC_CLK可以設(shè)置為ADC_CLK，也可以設(shè)置為ADC_CLK/2。
- DAC_CLK與輸入數(shù)據(jù)速率的比值乘以16是可用的抽頭數(shù)。例如，如果輸入數(shù)據(jù)速率為25 MHz, DAC_CLK為100 MHz，那么DAC_CLK與輸入數(shù)據(jù)速率的比值為100/25=4，可用的抽頭總數(shù)是4*16=64個。
另一個限制是Tx FIR濾波器內(nèi)部的內(nèi)存，如果插值因子設(shè)置為1，可用的抽頭數(shù)量將被限制為64個，如果使用了大于1的插值率，那么可以利用內(nèi)存空間來包含更多的抽頭。
5.22 Tx HB1
Tx HB1是一種固定系數(shù)半帶內(nèi)插濾波器，可以內(nèi)插2倍，也可以被旁路。Tx HB1具有以下系數(shù):[?53,0,313,0,?1155,0,4989,8192,4989,0,?1155,0,313,0,?53]。
5.23 Tx HB2
Tx HB2是一個固定系數(shù)半帶內(nèi)插濾波器，可以內(nèi)插2倍，也可以被旁路。Tx HB2的系數(shù)為[?9,0,73,128,73,0,?9]。
5.24 Tx HB3/INT3
Tx HB3/INT3提供了兩個不同的固定內(nèi)插系數(shù)。Tx HB3/INT3可以內(nèi)插2倍或3倍，或者旁路掉。Tx HB3的系數(shù)如下:[1,2,1]，Tx INT3的系數(shù)如下:[36,?19,0,?156,?12,0,479,223,0,?1215,?993,0,3569,6277,8192,6277,3569,0,?993,?1215,0,223,479,0,?12,?156,0,?19,36]。
- 如果這個濾波器的插值因子設(shè)置為3，那么Rx HB3/DEC3濾波器的抽取因子也必須設(shè)置為3，這樣時鐘才能正確對齊。
DAC之后的模擬低通濾波器來減少雜散干擾。這些濾波器的角點頻率是用ad9361_set_tx_rf_bandwidth函數(shù)調(diào)用編程的。
5.25 Tx BB LPF
UG570 第10頁 有一句 Note that the BBBW is half the complex bandwidth and coerced between 20 MHz to 0.625 MHz 和 問題1：the complex RF bandwidth which should be 2 x BBBW 和 問題2： And transmit the wind noise into the tx path,but the spectrum width is limited as 40Mhz.And if I use the ad9361_set_tx_rf_bandwidth() function to set tx rf bandwidth less than 40Mhz , it works.
Tx BBBW 20 MHz到0.625 MHz，即AD9361 發(fā)射信號帶寬B為40MHz, B/2為20MHz
Tx BB LPF是一個三階巴特沃思低通濾波器，具有可編程的3 dB角頻。Tx BB LPF角頻率可在625 kHz至32 MHz范圍內(nèi)編程，Tx BB LPF通常被校準(zhǔn)到基帶通道帶寬的1.6倍。3 dB角頻率校準(zhǔn)到基帶信道帶寬的1.6倍，20*1.6=32MHz，正好轉(zhuǎn)角頻率可在625 kHz至32 MHz范圍內(nèi)編程。
5.26 Tx Secondary LPF
Tx Secondary LPF是一個單極低通濾波器，具有可編程的3 dB角頻率。在2.7 MHz至100 MHz范圍內(nèi)可編程，Tx Secondary LPF通常被校準(zhǔn)到基帶通道帶寬的5倍。3 dB角頻率校準(zhǔn)到基帶信道帶寬的5倍，20*5=100MHz，轉(zhuǎn)角頻率可在2.7 MHz至100 MHz范圍內(nèi)編程。
從參考手冊和寄存器手冊等資料學(xué)習(xí)總結(jié)，如有不對的地方，歡迎大家在評論區(qū)指正，非常感謝！
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的AD9361 介绍 (上)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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