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
為什么復信號可以具有任意頻譜結構 復信號頻譜
為什么正交采樣（復采樣）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（復頻率域角度）
正在進行 OFDM調制（一）…
文章目錄
- 學習資料
- 一、結構
- 二、輔助功能
- 2.1 AuxDAC（Auxiliary DAC）
- 2.2 AuxADC（Auxiliary ADC）
- 2.3 內部溫度傳感器
- 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
學習資料
1. ADI官方資料
2. AD9361 Reference Manual UG-570 和 Register Map Reference Manual UG-671
3. Data Sheet
一、結構
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任務及降低總體系統成本。
2.1 AuxDAC（Auxiliary DAC）
AuxDAC是10位通用DAC， 可以將 AuxDAC 設置為手動操作，也可以設置為在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 函數進行配置。默認情況下，當設備第一次啟動時，AuxDAC是禁用的。
在某些應用中，最好在使能信號轉換后延遲AuxDAC轉換。每個AuxDAC在寄存器0x30至寄存器0x33中都有自己的接收和發送模式延遲設置。每個LSB約等于1 微秒。寄存器0x3A必須根據參考時鐘設置來配置1 微秒的延遲，將位[D6:D0]設置為每微秒參考時鐘周期數減1。
2.2 AuxADC（Auxiliary ADC）
AuxADC是一個12位的輔助轉換器，其輸入電平范圍為0 V到1.3 V，轉換時間可調。AuxADC通過ad9361_auxadc_setup函數進行配置。
默認情況下，AuxADC關閉。AuxADC時鐘通過分頻基帶鎖相環頻率產生。上式決定了AuxADC時鐘頻率和抽取率。
AD9361包括一個內部溫度傳感器，可以使用AuxADC測量。AuxADC在同一時刻只能測量內部溫度或AuxADC引腳上的電壓。
- AuxADC默認是關閉的，其時鐘是由基帶鎖相環頻率分頻產生的。
2.3 內部溫度傳感器
要用AuxADC測量溫度，可以使用ad9361_auxadc_setup函數配置，然后使用ad9361_get_temp函數進行讀取。溫度字的斜率約為1.14 LSB/℃。需要單點factory 或 bench 校準來將絕對溫度與溫度字相等。
寄存器0x0F的位[D2:D0]根據上式設置溫度傳感器模式下AuxADC的抽取率，寄存器0x0D的位D7:D1根據上式設置溫度傳感器定期讀取溫度讀數的速率。如果要手動執行溫度測量(寄存器0x0D的位D0清零)，則當寄存器0x0C的位D0(開始溫度讀數)置位時，測量開始。
- 測量溫度時，AuxADC的時鐘頻率被設置為BBPLL頻率的64分頻。
2.4 GPO
AD9361有四個GPO引腳，可以使用ad9361_gpo_setup函數設置，GPO可以控制天線開關或LNA使能。控制GPO有兩種選擇，在BBP中通過SPI手動寫，或通過ENSM自動控制。
當使用外部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(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的低位半字節被忽略。
為ENSM控制 GPOs 時， GPOs 的初始狀態應設置在寄存器0x27的下半字節，其中 GPO_0對應位D0， GPO_1對應位D1， GPO_2對應位D2， GPO_3對應位D3。為0時，在 sleep, wait,和alert狀態下，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 從Alert狀態變化的位。上半字節控制哪些GPO引腳在進入接收模式時會改變狀態，下半字節控制哪些GPO引腳在移到發送模式時會改變狀態。例如，假設寄存器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，在發送端切換GPO_2引腳)。當器件進入報警狀態時，所有GPO引腳將變為高電平。當器件進入Tx時，只有引腳GPO_2引腳會變為低電平。當器件進入Rx時，GPO_1引腳將切換為低電平。
有些應用需要在DUT狀態轉換和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設置從alert狀態變化到接收的延遲，而寄存器0x02C至寄存器0x02F設置從 alert 狀態變化到發送的延遲。每個LSB為1μs。延遲設置僅在TXNRX和ENABLE引腳用于控制狀態機時有效。當使用SPI控制狀態機時，延遲設置將不起作用。根據參考時鐘，將寄存器0x3A分辨率為1 μs/LSB。將位[D6:D0]設置為每微秒參考時鐘周期數減1。在FDD模式下，應用 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，從而允許該設備在共享通用頻率合成器的同時在多輸入多輸出（MIMO）系統中使用。
每個通道具有三個輸入，這些輸入可以多路復用到信號鏈，從而使AD9361適用于具有多個天線輸入的分集系統。接收鏈數據首先經過低噪聲放大器（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，以實現最佳噪聲系數）
- 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,當調用ad9361_set_rx_rf_bandwidth函數時，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，數字濾波器
- FIR ：數字濾波器，是一個可編程的多相FIR濾波器
- 當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信號路徑從數字接口接收IQ格式的12位補碼數據，并且每個通道（I和Q）通過具有內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據速率插值。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 ：多路復用
- TxA TxB ：兩個輸出，TX2A_N, TX2A_P，發射通道2差分輸出A， 發送器輸出端口只能在差分模式下使用
當轉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。
發送器模塊還為每個通道提供一個TX監控模塊。該模塊監視發送器輸出，并通過一個未使用的接收器通道將其送回BBP，以實現信號監控。 TX監控器模塊僅在接收器空閑的TDD模式下可用。
- TX MON 1：發射通道1功率監控輸入，若未使用此引腳，則將其接地。
- TX MON 2：發射通道2功率監控輸入，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函數調用編程的。
由正交采樣（復頻率域角度）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采樣率最低為復信號帶寬B就不會出現頻譜混疊，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。轉角頻率可在1 MHz至70 MHz范圍內編程。Rx TIA LPF通常被校準到基帶信道帶寬的2.5倍。AD9361 最大接收信號帶寬B為56MHz, B/2為28MHz，3 dB角頻率校準到基帶信道帶寬的2.5倍，28*2.5=70MHz，正好轉角頻率可在1 MHz至70 MHz范圍內編程。
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。轉角頻率可編程范圍為200 kHz至39.2 MHz。Rx BB LPF通常被校準到基帶通道帶寬的1.4倍。AD9361 最大接收信號帶寬B為56MHz, B/2為28MHz，3 dB角頻率校準到基帶信道帶寬的1.4倍，28*1.4=39.2MHz，正好轉角頻率可在200 kHz至39.2 MHz范圍內編程。
ADC后面的四個模塊組成了接收路徑的數字濾波，這些可編程濾波器在信號數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據速率。在每個濾波器中，抽取是在濾波完成后執行的，每個固定系數濾波器的采樣時鐘總是等于輸入數據時鐘，使用ad9361_calculate_ rf_clock_chain函數來配置。
5.13 Rx HB3/DEC3
Rx HB3/DEC3提供了兩個不同的固定抽取系數。Rx HB3/DEC3抽取系數為2或3，或者被旁路。抽取系數為2時，Rx HB3的系數如下:[1,4,6,4,1]，抽取系數為3時，Rx DEC3的系數如下:[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置為3，那么Tx HB3/INT3濾波器的插值因子也必須設置為3，以便時鐘正確對齊。
5.14 Rx HB2
Rx HB2是一個固定系數半帶抽取濾波器，可以抽取2倍，也可以被旁路。Rx HB2具有如下系數:[?9,0,73,128,73,0，?9]。
5.15 Rx HB1
Rx HB1是一種固定系數半帶抽取濾波器，可以抽取2倍，也可以被旁路。Rx HB1具有如下系數:[?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。濾波器系數是16個為一組配置的，最小階數為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置為?6dB，以產生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據率的比值乘以16為可用抽頭數量。例如，如果輸出數據速率為50 MHz，采樣時鐘為200MHz，那么采樣時鐘與輸出數據速率的比值為200/50=4，可用的抽頭總數是4*16=64個。
不像Tx FIR濾波器, Rx FIR有足夠的內部內存，可以設置最大數量的抽頭用于抽取。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函數設置的。
5.2 發送鏈路濾波器
Tx信號路徑從AD9361數字接口接收12位二進制補碼I-Q格式的數據，每個通道(I和Q)通過四個數字插值濾波器將該數據傳遞到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函數可對每個低通濾波器的角點頻率進行編程。
可編程數字濾波器提供了從數字到模擬轉換之前所需的帶寬限制，還可以對數據進行插值，從數字接口輸入數據速率轉換為DAC轉換所需的速率，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函數中被配置。濾波器系數是16個為一組配置的，最小階數為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可以設置為ADC_CLK，也可以設置為ADC_CLK/2。
- DAC_CLK與輸入數據速率的比值乘以16是可用的抽頭數。例如，如果輸入數據速率為25 MHz, DAC_CLK為100 MHz，那么DAC_CLK與輸入數據速率的比值為100/25=4，可用的抽頭總數是4*16=64個。
另一個限制是Tx FIR濾波器內部的內存，如果插值因子設置為1，可用的抽頭數量將被限制為64個，如果使用了大于1的插值率，那么可以利用內存空間來包含更多的抽頭。
5.22 Tx HB1
Tx HB1是一種固定系數半帶內插濾波器，可以內插2倍，也可以被旁路。Tx HB1具有以下系數:[?53,0,313,0,?1155,0,4989,8192,4989,0,?1155,0,313,0,?53]。
5.23 Tx HB2
Tx HB2是一個固定系數半帶內插濾波器，可以內插2倍，也可以被旁路。Tx HB2的系數為[?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插系數。Tx HB3/INT3可以內插2倍或3倍，或者旁路掉。Tx HB3的系數如下:[1,2,1]，Tx INT3的系數如下:[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置為3，那么Rx HB3/DEC3濾波器的抽取因子也必須設置為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函數調用編程的。
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范圍內編程，Tx BB LPF通常被校準到基帶通道帶寬的1.6倍。3 dB角頻率校準到基帶信道帶寬的1.6倍，20*1.6=32MHz，正好轉角頻率可在625 kHz至32 MHz范圍內編程。
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范圍內可編程，Tx Secondary LPF通常被校準到基帶通道帶寬的5倍。3 dB角頻率校準到基帶信道帶寬的5倍，20*5=100MHz，轉角頻率可在2.7 MHz至100 MHz范圍內編程。
從參考手冊和寄存器手冊等資料學習總結，如有不對的地方，歡迎大家在評論區指正，非常感謝！
總結
以上是生活随笔為你收集整理的AD9361 介绍 (上)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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