ADF5904集成式多通道接收機下變頻器具有10dB噪聲係數性能

，優於競爭型對手器件3dB。該器件功耗低50% ， 采用小型、性價比高的5mm×5mm LFCSP塑料封裝。該器件的四個片內接收通道采用簡單的單端連接與四個獨立天線相連，從而簡化了射頻傳輸線設計和PCB布局布線，同時縮小了電路板尺寸。接收機下變頻器可同時直接放大並轉換4路24GHz接收機信號
，以產生高質量
、高幅度基帶信號或降低頻率信號
，以便輕鬆連接ADI 4通道模數轉換器或模擬前端(AFE) 。ADF5904還提供集成式溫度傳感器，無需使用分立式檢測元件
，這些元件原本可能需要在係統裝配和測試期間占用額外的時間與資源來校準。

 

ADF5904針對采用數字波束成形的多通道接收機高頻應用設計
，如汽車ADAS雷達
、微波雷達傳感 器和工業雷達係統，在這些應用中，能效正在成為越來越重要的係統級設計考慮因素。ADF5904 24GHz接收機具有同類一流的接收機靈敏度，相比競爭型RF IC技術整體功耗更低， 因而適合此類應用以及其它傳感器應用。

 

主要特性

 

技術細節 ADF5904是一款4通道、24GHz接收機MMIC
，其中4個RF通道頻率下變頻至差分基帶信號
，然後直接驅動至專用多通道ADC，以便對輸入模擬接收機信號進行數字化處理。這些數字信號可通過快速傅裏葉變換(FFT)或其它運行在係統微處理器上的複雜雷達檢測軟件算法進行驗算
，以便檢測出現在雷達傳感器係統前方的目標，並實現目標的速度、距離和位置的計算。

 

ADF5904使用本振輸入信號或發射機配套IC(稱為ADF5901) 產生的LO源對接收機信號進行下變頻處 理。ADF5904上的所有RF輸shu入ru均jun為wei簡jian單dan的de單dan端duan輸shu入ru
，它ta們men內nei部bu連lian接jie至zhi集ji成cheng式shi巴ba倫lun
，用yong來lai將jiang接jie收shou機ji信xin號hao轉zhuan換huan為wei差cha分fen信xin號hao，以yi實shi現xian更geng高gao的de放fang大da性xing能neng和he下xia變bian頻pin處chu理li。設she計jiIC的RF端口與印刷電路板(PCB)天線連接時，單端RF接口連接可大幅簡化PCB設計任務。此時隻需50Ω PCB線路走線即可
，無需外部匹配無源元件，節省了大量的電路板空間。ADF5904的眾多技術亮點之一
，是在如此高的集成度以及采用低成本塑料封裝的情況下還能具備30dB的一流接收機間通道隔離性能。為了保持30dB的出色接收機間隔離性能，需仔細設計圍繞接收機輸入引腳的RF布局。

 

這4個接收機信號路徑中的每一個均含有低噪聲放大器(LNA)，後接一個低噪聲混頻器和一個差分輸出 放大器。這4 個通道共享ADF5901芯片產生的L O 信號。整體接收機鏈路具有2 2 d B 固定增益
， P1dB 為-10dBm
，其低噪聲設計使接收機信號鏈具有10dB噪聲係數，並且即使在所有4個接收機通道同時開啟以及采用3.3V單電源的情況下亦可實現5 5 0 m W的極低功耗係數。係統采用上電占空比後

， 總功耗還可進一步降低

； 未使用的接收機通道可獨立掉電， 進一步降低功耗和熱管理。ADF5904集成片上溫度傳感器
，其作為模擬電壓連接A測試引腳，可監測係統溫度。ADF5904具有DOUT引腳
，提供針對四線式SPI的簡單控製，允許回讀寄存器內容
，以檢查針對芯片控製寄存器的正確寫入操作。

 

 

ADF5901 是一款24GHz發射機MMIC
， 片上集成24GHz VCO，涵蓋250MHz ISM頻段(24GHz至24.25GHz)
，該VCO連接至2個發射機PA

，可提供8dBm輸出功率、驅動接收機MMIC ADF5904的LO輸出
，以及差分輔助輸出，以便通過ADF4159斜坡發生PLL進行閉環控製。芯片組將這些元件相結合，形成了完整的24GHz ISM雷達係統RF信號鏈。

 

驅動器件發射機輸出的片上VCO經過頻率和功率校準

，確保能在ISM頻段內工作
，同時保持最優的VCO功率電平
，保證了1MHz失調時的-108dBc/Hz出chu色se相xiang位wei噪zao聲sheng。該gai器qi件jian還hai集ji成cheng發fa射she機ji輸shu出chu功gong率lv校xiao準zhun電dian路lu
，可ke校xiao準zhun發fa射she機ji輸shu出chu功gong率lv
，確que保bao功gong率lv保bao持chi在zai允yun許xu的de功gong率lv電dian平ping限xian值zhi內nei。校xiao準zhun電dian路lu采cai用yong外wai部bu參can考kao時shi鍾zhong，此ci時shi鍾zhong信xin號hao通tong過guoREFIN引腳向器件提供

，同樣的參考時鍾可共享ADF4159 PLL的參考輸入。

 

weileshiyinggonglvxiaozhun
，fashejitigongpianshanggonglvjianboqi，kejiancefashejishuchuyinjiaoshangdegonglv。gonglvjianboqiyongzuoxiaozhunyinqingdeyibufen
，kongzhishuchugonglv。shuchugonglvxiaozhunzaiwenduhedianyuanfanweineijingque。

 

采用片上R(基準電壓源)和N(RF)分頻器計數器可以校準VCO頻率
，用來將分頻RF信號與來自參考時鍾的已知頻率信號對比。

 

這個N計數器模塊還可用於MUOUT引腳的饋入信號， 從而允許芯片工作在開環鑒頻器係統中。然後

， 它還需要額外的外部監控電路來測量分頻VCO頻率和DAC轉換器，以便調節器件的VTU N E引腳，確保工作在ISM頻段。此外

，使用這種開環方法時， 還需考慮溫度變化， 確保頻率不會漂移到ISM頻段外。所有這一切都需要DSP幹預來執行校準。使用ADF4159的閉環係統無需這些額外的DSP工作量
，因為閉環PLL確保頻率的正確性
，且沒有溫度或電源電壓變化效應，這使得這款器件更為穩定且易於使用。

 

ADF5901上的兩個發射機輸出單獨受控，支持虛擬天線和雷達傳感器的MIMO操作。ADF5901上的發射機和LO輸出為單端輸出，方便RF與器件接口，並由於隻需要50Ω PCB走線而減少PCB設計任務。

 

ADF5901上的LO輸出具有固定輸出功率，用於驅動ADF5904接收機芯片上的LO輸入。功率電平足以讓它驅動多個ADF5904接收機器件，且需要外部元件以便支持接收機通道數更多的可擴展係統。

 

差分輔助輸出支持對基波VCO頻率進行2分頻或4分頻輸出。因此，同時提供12GHz或6GHz輸出，可讓ADF4158或ADF4159斜坡發生PLL用於反饋路徑
，鎖定ADF5901 VCO，同時生成所需的高度線FMCW調製斜坡。

 

此外，ADF5901片上集成溫度傳感器，支持ATEST引腳輸出模擬信號。另外
，可以通過片上8位ADC對傳感器信號進行數字化處理，產生的數字回讀至DOUT數字引腳。DOUT引腳還可用來回讀寄存器
，檢查芯片控製寄存器的寫入操作正確性。

 

 

ADF4159 PLL具有同類一流的相位噪聲性能( 歸一化相位噪聲FOM為-224dBc/Hz)，並提供靈活的斜坡 調製方案，用於FMCW操作。該器件的最大PFD頻率為110MHz，支持慢斜坡(1ms至10ms)和快斜坡(20ms至1ms)概念。ADF4159的最大RF輸入頻率為13GHz
，可與發射機IC ADF5901的輔助輸出輕鬆實現接口，完成閉環FMCW生成。ADF4159linghuoxieposhengchengyinqingzhichiduozhongsanjiaohejuchixiepoquxian，juyoulinghuodeshijianhepinlvpiancha。ciwai，tahaizhichikuaixiepoquxian
，zuidachengdujianshaoxiepozhehuijieduandeguochong/欠衝，並最大化RF帶寬掃描頻率，實現雷達係統的精細範圍分辨率。ADF5901與ADF5904的接口無需外部無源元件，因而無需使用昂貴的高頻電容。ADF5901和ADF4159之間的輔助信號無需藉由耦合電容實現。 全部三款IC均提供出色的ESD性能，且完全符合AEC-Q100標準，保證了更為穩定的傳感器設計。

 

 

當用來構建雷達傳感器執行器

，並且每一dB的接收機靈敏度提升及檢測範圍都至關重要時，芯片組提供的這些高性能規格組合就顯得十分必要。 很多基於IC的雷達係統都受限於發射機(相位噪聲)和接收機噪聲，從而限製了接收機的總信噪比(SNR)。當存在或靠近較大物體時
，這通常會限製雷達係統檢測較小物體或目標。在實際的雷達應用中
， 當信號繁忙或嘈雜時， 所有這一切都會累積， 從而增加係統相位噪聲，降低雷達接收機靈敏度。

 

圖1：ADI 24GHz全信號鏈產品

 

ADF5904搭配配套IC(發射機ADF5901芯片和ADF4159 PLL)使用兼具高性能相位噪聲、輸出功率和 gaosuxieponengli，shigaiqijianzhenduichuanganqijuyougengdidezaodixingneng。gaijichengshixinpianzudegaoxingnengtexingweileidaxitongshejirenyuantigongzhishaoliangbeidelingmindutisheng，yijiduoda1.5倍的檢測範圍提升
，而總功耗則大幅降低，從而使小尺寸傳感器的性能更為穩定可靠，易於設計。

 

作者：John Morrissey
，Patrick Walsh，ADI公司