MAXl9700在TD-SCDMA终端中的应用
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关键词 MAX19700 TD-SCDMA 模数／数模转换 ABB DBB
引 言
TD-SCDMA是由中国无线通信标准化组织(CWTS)提出并得到ITU通过的3G无线通信标准。这一标准的提出标志着我国在移动通信技术领域已经进入世界先进行列，目前国内已经有多家企业自主研发出TD-SCMDA数字基带核心芯片，加快了终端的研发步伐，提高了在国际移动通信行业的竞争力。在终端设计中除了DBB(数字基带)以外，ABB(模拟基带)也是非常重要的一部分，但是目前国内ABB芯片的研发却比较滞后。本文主要介绍模拟基带芯片MAXl9700的工作原理及其在TD-SCDMA移动终端中的应用，对实际终端设计具有一定的参考价值
1 工作原理及芯片选择
在手机终端基带模块中，模拟基带部分主要是将射频送过来的I／Q模拟信号经过A／D转换变成DSP处理器能够识别的数字信号，然后由DSP进行相关的数据处理；同时将DBB处理器送来的数字信号经过D／A转换变成I／Q模拟信号，再通过射频模块发射出去。
1.1 MAXl9700工作原理
图l是MAXl9700的内部结构框图。它整合了一个大规模数组：双10位、11Msps接收ADC和双10位、11Msps发送DAC，同时集成了TD-SCDMA低通滤波器以及3个12位控制DAC，用于快速设立AGC(自动增益控制)、VGA(可变增益放大器)和AFC(自动频率控制)，且使用3线串行接口控制工作模式和电源管理。串行接口兼容SPI和Microwire。MAXl9700可通过串行接口选择关断、空闲、待机、发送(Tx)和接收(Rx)模式。
DO～D9构成数据总线；IAP、IAN、QAP、QAN是输入差分信号，IDP、IDN、QDP、QDN是输出差分信号；CLK是外部系统时钟输入；DACl、DAC2、DAC3是RF的增益及频率控制．SHDN是芯片关断控制，T／R是发送／接收模式选择输入控制，REFIN、REF、RREFN、COM是高精度1．024 V带隙基准控制信号；DIN是串行数据输入，SCLK是串行时钟输入，CS是片选输入。
当MAXl9700处于接收模式时。ADC打开，实现模数转换，通道I(CHI)和通道Q(CHQ)在时钟信号(CLK)上升沿采样，结果复用输出到DO～D9数据总线。CHI数据在CLK上升沿刷新，CHQ数据在CLK下降沿刷新。CLK之后，DR指示典型时延为8．5 ns，在CHI数据刷新时保持高电平，在CHQ数据刷新时保持低电平。包括输出锁存延时在内，CHI总时延时间为5个时钟周期，CHQ为5.5个时钟周期。ADC满量程模拟输入范围为±VREF，共模输入范围为VDD／2±O．2 V。
当MAXl9700处于发送模式时，DAC打开，将DBB送入的数字数据通过数模转换，I通道(ID)数据在时钟信号下降沿锁存，Q通道(QD)数据在时钟信号上升沿锁存。I和Q输出同时在下一个时钟信号上升沿刷新。每个Tx通道都集成了一个低通滤波器，可满足TD scD—MA频谱模板要求。在^MAGE一4．32 MEIz、，0uT一800kHz和^lJK一5．12 MHz时，TD—sc[}MA滤波器可调谐为1．27 MHz截止频率和>55 dB的阻带抑制。
1．2 芯片选择的原则
目前，集成的ADC和DAC技术发展很快，国内外市场上的产品也很多，但性能各不相同，可满足不同场合的要求。因此在手机终端应用中。通常有3个选择原则。
(1)转换位数高
转换器的转换位数越高，分辨率越高，精度也越高；同时，其动态范围也越大，对系统前端放大器的增益要求就越小，而且转换过程中的互调产物少，幅度更小。所以，应尽量选用转换位数高的芯片。
(2)信号输入范围小
转换器要求的信号输入范围越小，则其性能往往也越好。一般来说，转换位数越高的转换器．它要求的信号输入范围也就越小。
(3)功耗小且集成度高
由于芯片是用于手机终端的，因此要求功耗小，能使整个系统达到省电的目的。另外，由于手机电路板的集成度越来越高，体积的要求越来越小，因此芯片的高集成也就成为趋势，所以应选择集成度高、体积小的芯片。
2 在TD-SCDMA终端中的应用
TD-SCDMA终端的简单原理框图如图2所示。其中，RF部分负责尤线信号的收发；ABB负责A／D和D／A变换及控制接口等；DBB负责4层(移动通信的通信协议通常分为4层：应用层、网络层、数据链路层和物理层)软件的运行，实现各层功能。
ABB模块需要实现的是10位ADC和DAC，且满足标准中对指标的要求。MAXl9700拥有许多适合这一模块的优点：双路10位ADC和DAC复用数据总线可以节省信号线；低功耗及关断设计可以有效地控制整个终端的耗电量；串行接口兼容SPI和Microwlre，可以方便地对芯片工作模式进行设置；集成TD-SCDMA滤波器，阻带抑制>55 dB，可有效地节省PcB布局布线面积；7 mm×7mm的小尺寸封装可节省面积。因此在设计中选择这款专为TD-SCDMA标准设计的芯片。
下面针对MAXl9700的模拟接口和数字接口分别介绍。
2.1 RF-ABB模拟接口
在Maxim公司提供的参考电路中，MAXl9700用于直接与MAX2507和MAX2392射频前端接口，组成完整的“RF至数字”前端解决方案。简单接口框图如图3所示。其中MAX2392为接收器(R)，MAX2507为发送器(T)。MAXl9700的多个特性可用于实现与MAX2392和MAX2507的直接接口：
◆集成Tx滤波器减少了元件数量。降低了成本，符合TD-SCDMA频谱模板要求。
◆可调DC共模Tx输出电平。不必使用分立DC电平偏移元件，同时保持TxDAC全动态范围。
◆经过优化的Tx满量程输出。不必为I／Q增益控制选用分立放大器。
◆Tx-I／Q失调校正。无需分立的补偿DAC进行失调补偿来提高边带/载波抑制能力。
◆建立时间为1μs的辅助DAC，用于VGA和AGC控制，可实现快速、精确的Tx电源和Rx增益控制。
2．2 ABB-DBB数字接口
根据上述AD／DA转换的原理，ABB与DBB的接口主要是数据总线的连接、模式控制和工作时钟频率的提供。其简单接口框图如图4所示。3线串行总线接几控制MAXl9700工作模式和3个12位辅助DAC。上电时设置MAXl9700，使其工作在需要的模式。采用3线串行总线接口设置器件的关断、空闭、待机、Rx、Tx或者辅助DAC模式。1个16位数据寄存器用于模式控制，该16位字由A3～A0控制位和Dll～D0数据位构成。串行接口在所有模式下均保持有效。
2.3 应用软件设计
应用程序主要包括硬件的初始化、启动和关闭收／发模块、串口通信等模块。
①初始化。主要包括对MAXl9700和射频模块的初始化。MAXl9700通过控制寄存器对串口进行配置(包括收发模块的串口分配、数据长度、时钟分频，以及时钟上升沿或下降沿起作用的控制等)；同时将AGC／APC电压置为最小，并通过串口对射频接收／发送模块的寄存器进行预置(如频点等)，使收／发模块处于SHDN模式。此时整个射频收／发模块只有VCO／PLL，串口处于工作状态。
②启动收／发模块。VCO／PLL的稳定需要一段较长的时间，应根据实际情况提前一个时间量开启VCO／PLL。然后，启动接收／发送通道，加载AGC／APC控制电压，启动接收模块的低噪放(LNA)／发送模块的调制器以及功放(PA)，调整VGA高通滤波器的截止频率。最后，启动ADC／DAC，进行正常数据接收／发送。
③关闭收／发模块。在数据接收完毕后，将AGC／APC电压恢复为最小值，收／发模块处于SHDN模式。
图5给出了发送和接收的部分程序流程。
3 总 结
以MAXl9700为AD／DA转换器的手机终端设计，有线路简单、面积小、可靠性高等优点，目前重邮信科已经将其运用于TD-SCDMA手机终端电路中。在宴际运用过程中，能够满足整个电路设计的要求。但是在TD-SCDMA终端设计中，无论是重邮信科还是其他的企业，都集中在数字基带芯片的研发上，而在模拟基带部分，多采用国外公司的产品。希望在模拟芯片的设计上能加快步伐，不断有自己的芯片出来，真正在第三代手机上完全实现自主化。
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