基于AD6655的数字直放站系统的设计

针对不同应用的接收机，需选择不同的采样技术，进而确定最佳的采样频率及中频频率。针对3G信号带宽、工作频点高的特点，如WCDMA信号发射频段为2 110～2 170 MHz、四载波带宽20 MHz，需选用带通采样。合理选择采样频率和IF频率有利于简化A／D转换前的抗混叠滤波器设计，提高频率分辨率。根据AD6655性能综合考虑，该系统设计设定采样频率为122.88 MHz，中频频率为153.6 MHz。

AD6655中的DDC是对整个通带内信号的初步下变频，降低通带内信号FPGA信号处理时钟的要求。由于本系统设计选用带通采样技术，通带内信号将在频域大于fs的整数倍处镜像。在采样频率为122.88 MHz，中频频率为153.6 MHz的情况下，选择第一奈奎斯特区间内镜像，其中心频点应在30.72 MHz。为实现HB滤波器的最佳效果，需将信号的中心频率变换到零中频，32-bit NCO频率控制字NCQ_FREQ为0x40000000。将多相结构的19阶HB滤波器与66阶FIR滤波器配合使用能够实现良好的低通效果，电感器厂家如图3所示。

需注意HB滤波器对信号带宽的限制，在122.88 MHz的采样时钟，HB滤波器带宽可达24 MHz。同时HB滤波器就是抽取率为2的下变频器。DDC最后一级fDAC／8 NCO经低通滤波的信号频谱搬移至15.36 MHz。

图4为AD6655的实际应用电路，采用宽带变压器实现单端信号与差分信号的转换。这样在模拟信号阶段可以滤掉偶次谐波分量和共模干扰信号(如电源和地引人的噪声)。该系统设计提供了两种在A／D转换器的模拟信号输入端加入一个直流偏置的方法：第一种方法是南A／D转换器自带的CML信号提供，直流偏置同定；另一种方法是由R507、R513对模拟电源分压提供，直流偏置可根据需求修改。建议直流偏置等于AVDD／2。

电路中R500、R501、C482构成简易的抗混叠滤波器，具体数值可根据实际选用的中频频率计算。需要注意的是，该应用电路未给出退耦电容，在实际应用时需增必需的退耦电容。

AD6655通过MCU的SPI总线配置寄存器参数。AD6655采用片选信号(CSB)、串行通信时钟(SELK)、串行通信数据输出／输入端口实现系统控制(SDIO)。先将0x00寄存器配置为0x3C，再配置为0x18，实现对AD6655寄存器的软件复位；当无模拟信号接入时，若发现经过AD6655转换后数字信号不是0x2000，则需要配置0x10寄存器，用于补偿直流偏置误差直至满足要求；分别配置0x102、0x103、0x11D寄存器为0x01、0x01、0x07，使AD6655工作于第5种工作模式；通过配置0x11E～0x121寄存器，设定32-bit NCO频率为30.72 MHz，相应频率字为0x40000000。

4 测试结果

4.1 测试方案

中频输入信号由 Agilent E4438C产生的四载波WCDMA中频信号，其中心频点为137.88 MHz，分别将4个载波频点设置为130.38 MHz、135.38 MHz、140.38 MHz、145.38 MHz，输入信号幅值为0 dBm。信号经数字直放站中频板后，将中频信号分别接入频谱仪Agilent E4408B观察信号的频谱及WCDMA信号性能指标。

4.2 测试结插件电感果及分析

图5给出W工字电感CDMA中频信号经过系统板后，中频输出信号的频谱。由图5看出，输出信号的载波数和频点符合设置信息，输出频点为(122.88+7.5)MHz，(122.88+12.5)MHz，(122.88+17.5)MHz，(122.88+22.5)MHz，ACLR约为45 dB@5MHz，45 dB@10 MHz。同时测得各频点平均EVM为4.68％，一般来说，射频电路的EVM为3％～5％。这样，数字中频与射频级联后，EVM仍小于12.5％。所以该系统EVM值可达到指标要求。

从功能上看，该设计方案实现了数字直放东莞电感厂站数字中频系统的基本功能；从指标性一体成型电感能上看，该方案虽达到指标要求，但其性能仍需优化。由于CDMA2000单载波的数据量比WCDMA小，对接收机噪声系数以及A／D转换的要求也比WCDMA的要求低，所以只要重新配置参数，并通过相应程序代码下载到FPGA，可便于实现CDMA2000多载波数字中频系统。该系统硬件平台也适用于GSM数字中频，可实现GSM数字中频更多载波的扩容与升级。

5 结语

AD6655是采样速率高达150 MS／s的14位高性能宽带模数转换器，内部集成NCO、HB滤波器、FIR数字滤波器，并具有多种工作模式和良好的交流和直流性能。因此，AD6655可应用于通信、图像采集系统中，适用于不同制式移动通信系统中数字直放站的信号采集系统。

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