信號(hào)鏈中各元件的非線性會(huì)影響存在大干擾信號(hào)的情況下對(duì)小信號(hào)的檢測(cè)。二階非線性在窄帶系統(tǒng)中無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)楫a(chǎn)生的非線性在目標(biāo)頻帶之外，并且通常會(huì)被濾除。不過(guò)，寬帶系統(tǒng)并非如此。當(dāng)輸入信號(hào)帶寬涵蓋多個(gè)倍頻程時(shí)，信號(hào)的二階非線性會(huì)出現(xiàn)在頻帶內(nèi)。例如，假設(shè)有一個(gè)射頻采樣 ADC 用于 0.5GHz 至 2GHz 的射頻帶寬。0.5GHz 信號(hào)的二階非線性發(fā)生在該頻率的兩倍處，即 1GHz 位置。不過(guò)，這個(gè)二階非線性小于 2GHz 的最大目標(biāo)頻率，由于無(wú)法將其濾除，因此必須將其盡可能降低。

射頻采樣 ADC 可以在其輸入由平衡差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)更大限度降低二階非線性。寬帶無(wú)源平衡-非平衡變壓器的差分輸出可能具有較差的增益和相位不平衡，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不平衡和 ADC 線性性能下降。用于在無(wú)源平衡-非平衡變壓器之前放大信號(hào)的射頻增益塊采用單端運(yùn)行方式，因此具有較差的二階非線性。TRF1305 和 TRF1208 等射頻 FDA 采用了反饋技術(shù)，有助于改善差分輸出的增益和相位不平衡。這些放大器的差分特性確保了在提供信號(hào)放大功能的同時(shí)更大限度減少二階失真，并增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的線性度。

保護(hù) ADC 不受損壞

在許多測(cè)試和測(cè)量以及航空航天和國(guó)防系統(tǒng)中，用戶輸入是未知的。這些系統(tǒng)的核心射頻 ADC 對(duì)高功率級(jí)別和過(guò)驅(qū)很敏感。這些 ADC 也往往具有高性能，通常是信號(hào)鏈中較為昂貴的元件之一。因此，務(wù)必謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)信號(hào)鏈，確保上述元件不會(huì)損壞 ADC。按照設(shè)計(jì)，射頻 FDA 在將射頻采樣 ADC 驅(qū)動(dòng)到滿量程時(shí)呈線性。

圖 2 展示了 TRF1208 FDA 在發(fā)生 4GHz 連續(xù)波輸入過(guò)載時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出飽和電平。TRF1208 具有 16dB 的增益，其輸出在 FDA 的輸入功率約為 2dBm 時(shí)飽和至 3.6Vpp。因此，通過(guò)使用射頻 FDA 來(lái)驅(qū)動(dòng) ADC，本身就會(huì)在輸出削波導(dǎo)致過(guò)載期間限制功率。

圖 2：發(fā)生 4GHz 連續(xù)波輸入過(guò)載時(shí)，TRF1208 FDA 的差分輸出鉗位在 3.6Vpp

如圖 3 所示，在 FDA 和 ADC 之間設(shè)計(jì)一個(gè)衰減器墊可以限制 ADC 引腳上的電壓擺幅，保護(hù) ADC 不受損壞，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，同時(shí)提供更多設(shè)計(jì)靈活性。

圖 3：射頻 FDA 的輸出在過(guò)載時(shí)削波，從而限制進(jìn)入 ADC 的信號(hào)功率

結(jié)語(yǔ)

射頻采樣 ADC 的技術(shù)進(jìn)步和實(shí)際運(yùn)用可減少元件數(shù)量并減小電路板尺寸，從而簡(jiǎn)化射頻測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)架構(gòu)。專為 ADC 驅(qū)動(dòng)應(yīng)用定制的射頻 FDA（例如 TRF1305）可以對(duì)直流到 6.5GHz 以上的信號(hào)進(jìn)行單端至差分轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)。在接收信號(hào)鏈中配合使用寬帶射頻 FDA 和射頻采樣 ADC，可增強(qiáng)系統(tǒng)性能，同時(shí)減少元件數(shù)量，減小電路板尺寸，并降低系統(tǒng)成本。