CX9261射频收发器集成低噪放、上/下混频器、多模滤波器、自动增益控制、直流偏移对消、功率强度检测、ADC/DAC、驱动放大器、电源管理、小数分频频率综合、逻辑控制、抽取/插值滤波、数字下变频和自动校准等功能,具有通用化设计、宽频带覆盖、宽窄带信号兼容、低功耗等特点。
器件通道1和通道2的工作频率范围为70MHz~2.7GHz,通道3工作频率范围为1.2GHz~1.8GHz,片内可调谐带宽为20kHz至60MHz。
器件的接收通道采用直接变频架构,由低噪声放大器、混频器、可编程增益放大器、带宽可变滤波器和高速高精度16位ADC组成。器件的接收通道具有校准功能,噪声系数小,镜像抑制性能高,有利于提高接收通道的射频性能,16位的ADC具有较大的动态范围。
器件的发射通道采用直接变频架构,由混频器、可编程增益放大器、带宽可变滤波器和高速高精度16位DAC组成。器件的发射通道同时具有本振泄露校准、IQ正交校准,能够很好的抑制本振泄露和镜像干扰,杂波抑制度高,射频性能优越。
器件的本振和时钟都采用小数分频PLL,能够更好的适合各种应用场景。同时器件还提供了外部本振的输入接口,有效降低多器件应用的相位偏差。
器件的供电为2.5V和1.3V,在2.7GHz频率、单收单发FDD模式下满功率工作条件下,功耗小于1W。器件为塑封BGA 289pin,15mm×15mm。器件如下所示:
图 1 CX9261芯片实物图
CX9261芯片相对于其它SDR芯片来说,主要区别在于:收发通道数量的不同、片内本振的不同、片内ADC/DAC位宽不同、以及支持快速跳频,芯片内部功能框图如图2所示。
图 2 CX9261射频收发器功能框图
●通道数量特性
从CX9261芯片功能框图中可以看出,其内部具有三个接收通道和两个发射通道,其中通道1和通道2的工作频率范围为70MHz至2.7GHz,通道3工作频率范围为1.2GHz至1.8GHz,片内可调谐带宽为20kHz至60MHz。芯片通道支持外本振输入,工作模式支持TDD与FDD形式。
●片内本振特性
芯片内部具有3个独立的接收本振RXPLL、2个独立的发射本振TXPLL、以及3个独立的基带本振BBPLL,所有本振都可以独立配置。上述设计使CX9261芯片片内5个射频收发通道的工作频率、带宽、采样率等功能都能进行独立的设置,为多模通信系统的设计提供了有效的硬件支撑。
●片内ADC/DAC特性
CX9261芯片内部ADC/DAC内核采用16比特位宽设计,比其它采用12位ADC/DAC设计的零中频架构SDR芯片设计位宽多4比特,CX9261接收通道在25dB增益下噪底比12位SDR芯片低12dB,这意味着在大小信号并存时,CX9261芯片能检测小信号的能力比12位ADC设计的SDR芯片低12dB左右,具备更大的动态范围和抗干扰能力。
●快速跳频功能
通过对CX9261片内PLL环路的优化,使芯片具备快速跳频的能力,频率稳定时间小于10μs。
图 3 CX9261跳频频率稳定时间
CX9261用于多模通信系统框图如下所示:
图 4 CX9261多模通信系统应用框图
信道1: 通过CX9261收发通道1实现,频率范围支持70~2700MHz,可调谐带宽为20kHz至60MHz,同时CX9261的收发通道1支持天通接口,具备天通通信能力。
信道2:通过CX9261收发通道2实现,频率范围支持70~2700MHz,可调谐带宽为20kHz至60MHz,通过前级变频电路支持超短波电台应用。
信道3: 通过CX9261收发通道3实现,可以实现对北斗频率的接收。
上述系统应用方案充分利用了CX9261芯片三收两发通道的独立性,实现了天通、LTE、自组网、超短波电台、北斗等5种通信制式的软件自加载和并发通信,如表1。
表1 基于CX9261多模通信系统并发组合
CX9261射频收发通道具备优良的信道指标,其典型EVM测试指标如下:
图 5 CX9261发射通道64QAM EVM测试指标