低噪声、高稳定性控制和功率元件对整体RF信号性能的重要性

自2014年收购Hittite Microwave 以来，ADI公司（ADI）已将其在整个信号链（包括配套产品）中的RF功能扩展到0 Hz至110 GHz的全带宽。 ADI目前在全球RF半导体中排名#1，在模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）中排名#1，在线性半导体元件中排名#1。本白皮书提供了ADI公司涵盖的更宽频谱的示例，并解释了真正的直流非常重要。信号链外性能也至关重要，本文展示了低噪声、高稳定性控制和功率元件对整体RF信号性能的重要性。

ADI解决方案的范围从工业到通信基础设施，一直到汽车。在工业领域，它们包括测试和测量、航空航天和国防。在通信基础设施方面，我们的解决方案包括蜂窝基础设施（智能手机及其背后的基础设施）、微波、宽带和光纤网络。在汽车领域，ADI的产品组合包括雷达和其他类型的设备等高级驾驶辅助系统。

ADI的频谱目前涵盖从0 Hz到110 GHz的整个范围，应用范围广泛，从有线电视和磁共振成像一直到科学成像和测量。介于两者之间的是一切，从卫星无线电和军事对抗，到工业成像和远程信息处理（一个庞大的频谱），以及应对无处不在的连接大趋势（也称为物联网（IoT））所需的所有解决方案。

完整的信号链解决方案

ADI提供集成标准IC的参考设计。系统级封装 （SIP） 集成采用标准组件，并将其作为完整的子系统解决方案进行全面测试和验证。在片上系统技术中，硅芯片本身就是集成平台。ADI还提供连接器模块，这在高频应用中非常重要。

ADI元件从传感器到放大器和LNA，一直到信号调理技术，以及ADC、数字信号处理器件、DAC、功率放大器和输出产品。

图1所示为通用RF信号链。左上角是LNA、RF开关和RF衰减器进入频率转换，根据需要，可以是上变频或下变频。然后，该链进入ADC驱动器和ADC进行比特转换，即RF到位。中间是频率发生模块，可以从各种来源驱动，并通过定时管理分布在系统周围。定时管理频率发生模块将与通用信号链的输出侧或发射侧共享。在输出侧，DAC进入混频器的放大器，用于变频，并滤波和开关。这里需要注意的关键点是，ADI的信号链覆盖率从仅约20%增加到近100%，使ADI #1成为该领域的IDI #<>。

图1.通用射频信号链。

扩展的产品组合

ADI拥有大大扩展的元件和解决方案产品组合。这些包括但不限于：

开关更小，插入损耗更低，隔离度更高

低功耗、低噪声频率和增益平衡更好的LNA

无源混频器和滤波器

无源混频器本振（LO）驱动器和后置放大器

低功耗中频放大器

射频增益模块

数字步进和固定衰减器

锁相环 （PLL）

宽带和窄带压控振荡器 （VCO）

倍增器和三倍器

测试设备是ADI公司的一个关键增长领域，包括回程测试设备和蜂窝标准——2G、3G、4G和即将推出的5G。在5G开发的研发和原型设计方面有很多工作要做。接下来是物联网和多标准无线电测试。在同一系统上，可以测试许多不同的无线电标准。对于这种类型的系统，还有Wi-Fi或WiGig 40 GHz短程通信测试。最后，还有汽车雷达，它正朝着77 GHz的方向发展。物联网暗示了一个非常大（数百亿个单位）的市场，需要低成本和更好、更宽的带宽测试能力。这是市场上最严格、最大容量的测试需求之一。它们在性能方面都非常激进。

智能手机是需要根据多种标准进行测试的设备示例，例如：蓝牙、蜂窝 2G/3G/4G LTE、Wi-Fi 和 GPS 变体。®

有许多标准将应用于整个电子测试和测量频谱，从极低频率的精度和音频测试，到陆地移动无线电，后者的频率较低，传输距离更长;数字广播分析仪、手机测试设备、微波点对点测试设备、汽车防撞测试设备和5G研究。

对于所有这些频谱或频段，对于进入这些系统的组件，组件本身必须在这些高频下进行测试，必须测试它们进入的模块，必须测试完成的印刷电路板，并且必须测试系统本身，这发生在生命的不同阶段。一开始，这些阶段可能是在实验室的研发阶段。所有这些设备都有合规性测试，然后是生产测试，然后是最终的工厂测试。所有这些频段都有许多不同的测试阶段，因此在非常宽的频率范围内有各种不同的需求和应用。

实现电子测试创新

所有这些新应用都在市场上产生了许多不同的需求和趋势。对数据的无限需求正在推动新的通信标准（更高的频率、更宽的带宽、Wi-Fi 和蜂窝网络）。新兴市场和无处不在的数据收集需要更低的测试成本。如果有数百亿个单位都在通信，那么事情就无法像现在这样进行测试。必须真正提高性能，从而降低成本。

这些创新解决方案需要更高的频率和更宽的带宽测试。我们如何测试一个具有多个无线电的设备，该设备非常大量地发货，我们必须对其进行多种类型的测试？必须减少测试时间，并且我们需要能够确保在测试完成时不必重复 - 测试高度准确且可重复。这也推动了对可重新配置硬件平台的需求。必须将同一平台用作测试所有这些无线电标准和设备的通用基础。

ADI已经拥有并将来将拥有的RF和微波解决方案可提供从天线（传感器）到处理器或云的宽带RF和微波性能。这将为所有不同类型的测试提供可扩展的性能和功能，以支持不同类别的仪器。ADI还使用更小、性能更高的解决方案实现了更高的集成度。能够对同一设备进行多种标准的测试将导致设备更小。

信号链设备示例

ADI提供的一些高速和RF电子测试和测量产品包括示波器、RF功率计、矢量信号分析仪（VSA）、网络分析仪、信号和频谱分析仪、信号发生器、扫描仪/接收器、RF源、EMI测试接收器、宽带放大器、电磁敏感性（EMS）测试系统、电缆和天线分析仪以及蓝牙、WLAN和蜂窝模拟器。

矢量信号分析仪

矢量信号分析仪是一种在仪器范围内以单个频率测量测量信号的幅度和相位的仪器。它可以以图形方式和各种连接以各种形式提供，以测量代码域功率、误差矢量幅度和频谱平坦度等。从这个基本仪器可以获得多种测量值。ADI的优势在于ADC驱动器和ADC、直接数字频率合成和时钟发生芯片。ADI的PLL和VCO主导着RF仪器仪表，ADI开关无处不在。

矢量信号分析仪（以前称为频谱分析仪）测量并显示幅度与频率（频域）的关系，但它通常可以具有时域信息。就其显示内容而言，它变得非常通用。其输入频率范围可以是 9 kHz 至 6 GHz 甚至更高。下一个更高的带宽通常是13 GHz和26.5 GHz，最高可达77 GHz。因此，可以使用较低频率的组件和系统测试上变频和下变频。

在收购之前，ADI公司仅拥有约20%的RF信号链。现在，该公司增加了各种功能，如无源混频器、射频开关、窄带和宽带VCO，以及可调谐滤波器。几乎每个RF组件都以某种方式得到了改进。参见矢量信号分析仪信号链。

合成器

合成器是一种生成参考或比较信号以测试各种类型的设备的仪器。ADI公司的高速和RF器件产品组合包括无源混频器、VCO、可调谐滤波器、开关等。这是关于创建各种信号，这种类型的块可以是独立类型的设备，也可以是另一种类型设备（如信号分析仪或网络分析仪）中的块。合成器是作为频率发生器或调制组件的下一个模块。参见频率合成器信号链。

示波器

最后一个模块是示波器，它是最有用的电子测试和测量设备类型之一。它提供信号的分析和显示，例如幅度、频率、上升时间、时间间隔和失真。这里发挥作用的ADI元件包括ADC，用于获取位，然后可以对其进行处理以用于显示或分析。数字信号处理、滤波器、电压增益放大器 （VGA） 和 PLL/VCO 等设备对于驱动在前面板上设置的示波器的时序是必需的。参见示波器信号链。

射频和微波控制产品

射频开关和衰减器是每件射频设备中使用的一类重要组件。通过此次收购，ADI拥有非常广泛的这些元件产品组合，用于简单的开关目的，以及用于数字控制衰减的数字衰减。这包括用于控制输入和输出、发送和接收的开关，以及用于选择各种滤波器的开关。

 

图2.左侧典型砷化镓开关与硅开关的比较。

图2显示了砷化镓（GaAs）与硅开关的示例。左侧是砷化镓开关;右边是一个硅开关。重要的区别在于，硅开关一直低至9 KHz，这对于需要放大器降至直流或极低频率才能捕获基带类型信号和抗混叠的测试和测量应用至关重要。

但这不仅仅是关于射频。有各种各样的转换器：

AD9625 12位、2.6 GSPS/2.5 GSPS/2.0 GSPS模数转换器

AD9691 14位、1.25 GSPS JESD204B、双通道模数转换器

AD9684 14位、500 MSPS LVDS、双通道模数转换器

AD9690 14位、500 MSPS/1 GSPS JESD204B模数转换器

AD9152 双通道、16位、2.25 GSPS、TxDAC+数模转换器®

AD9154 四通道、16位、2.4 GSPS、TxDAC+数模转换器

良好的射频需要良好的功率

ADI目前拥有全球噪声最低的LDO。低噪声、高PSRR电源抑制比LDO是良好频率生成所必需的。ADC用于测量信号，但RF DAC也用于生成和合成RF和高频信号;图 3 显示了可能使用的各种组件。左侧是ADC使用非常干净的电源为各种电源轨供电，使用开关电源产生不同类型的电源轨，右侧是使用RF DAC的典型应用，同样使用负LDO以获得最低噪声，因此为RF的DAC提供最高的精度和最稳定的输出。

 

图3.转换器的清洁电源会产生干净的信号。左侧是ADC，使用非常干净的电源为各种电源轨供电。

不仅仅是硅

ADI不仅仅是硅。该公司很自豪能够帮助工程师和设计师开发射频系统，包括免费设计工具;基于合作伙伴FPGA的快速原型平台;来自实验室参考设计的电路，包括布局和设计;和工程师专区技术论坛。®®

一种名为ADIsimRF的模拟设计工具™是一款RF信号链计算器，可以计算级联增益、噪声系数、IP3等。根据需要，可以插入、移除或临时静音多达 20 个不同的舞台。

结论

本文讨论了ADI目前涵盖的广泛范围——高达100%的超高性能和复杂类型的设备。非常重要的一点是，ADI的元件几乎可以满足信号链上的所有功能间隙。ADI目前在RF半导体领域排名#1，现在可以捕获高达100%的RF信号链，涵盖从0 Hz到110 GHz的完整频率范围，拥有1000多个RF和微波器件，在转换器和线性器件中保持#1的领先地位。

审核编辑：郭婷