1. 项目缘起与整体设计思路
1.1 为什么选择ADRV9026做4T4R系统
ADRV9026这颗芯片在射频圈子里算是老熟人了,但真正拿它从零搭一套4T4R系统,踩过的坑远比想象中多。我最初接触这个项目,是因为手头有个宽带收发需求,要求四通道发射、四通道接收同时工作,频率覆盖还要够宽,线性度不能拉胯。选来选去,ADRV9026进入了视野——它集成了四路发射和四路接收通道,单芯片就能撑起4T4R的架构,省掉了多芯片同步的麻烦。
这颗芯片的核心价值在于集成度高。传统方案做4T4R,往往需要两颗甚至四颗收发器拼起来,通道间的相位一致性、本振泄漏、增益平衡都得逐个调,调试周期长不说,批量生产时一致性还难保证。ADRV9026把四发四收塞进一颗芯片里,通道间天然共享本振和时钟树,相位确定性和幅度一致性从芯片层面就有了保障。对于做相控阵、MIMO、波束赋形这类应用的人来说,这一点非常关键。
另一个让我下定决心的是它的接口。ADRV9026用的是JESD204B/C高速串行接口,相比传统的LVDS并行接口,走线数量大幅减少,PCB布局压力小了很多。4T4R全开的情况下,如果还用并行接口,光是数据线就能把FPGA的IO占满,布线层数也得往上加。JESD204B用几对差分线就能搞定,serdes速率够高,带宽完全不是瓶颈。
当然,选它也不是没有代价。ADRV9026的配置复杂度比单通道芯片高出一个量级,上电时序、时钟配置、JESD204B链路建立、多芯片同步,每一步都有讲究。我见过不少团队卡在链路建立这一步好几天,最后发现是某个时钟的相位关系没搞对。所以这篇内容,我打算把从零搭建的完整过程拆开来讲,重点放在那些容易翻车的地方。
1.2 4T4R系统的整体架构拆解
一套完整的4T4R射频系统,从信号链角度看,可以分成几个大的功能块。最前端是天线和射频前端模块,包括功率放大器、低噪声放大器、滤波器、开关这些。往中间走是ADRV9026这颗收发器,负责信号的上下变频、模数转换、数模转换。再往后是FPGA或ASIC,处理JESD204B链路、数字信号处理、数据打包。最后是时钟和电源子系统,给整个链路提供参考时钟和干净的电。
我习惯把这个架构画成三层:射频层、转换层、数字层。射频层处理的是高频模拟信号,关注的是阻抗匹配、插损、隔离度。转换层是ADRV9026的地盘,关注的是本振相位噪声、镜像抑制、增益平坦度。数字层是FPGA的战场,关注的是JESD204B链路稳定性、数据吞吐、时序收敛。
三层之间的接口定义清楚了,整个系统的调试就有了抓手。比如接收链路灵敏度不够,先看射频前端的噪声系数,再看ADRV9026的噪声系数和增益设置,最后查数字端的解调算法。发射链路EVM差,先查PA的线性度,再看ADRV9026的输出功率和本振泄漏,最后看数字预失真有没有生效。这种分层排查的思路,后面讲问题定位时会反复用到。
4T4R相比单通道系统,最大的区别在于通道间的一致性要求。四个发射通道之间的相位差要可控,四个接收通道之间的幅度和相位要匹配。ADRV9026内部有专门的通道间校准机制,但前提是外部时钟和本振分配要足够干净。如果本振信号到四个通道的路径长度不一致,芯片内部的校准也救不回来。所以PCB布局时,本振走线一定要等长,这是硬性要求。
1.3 方案选型的几个关键取舍
在正式动手之前,有几个选型决策会影响后续所有工作。第一个是FPGA平台的选择。ADRV9026的JESD204B接口需要FPGA端有对应的serdes资源,Xilinx的Zynq UltraScale+系列和Intel的Arria 10系列都是常见选择。我用的Zynq UltraScale+,主要是因为它的GTY收发器性能稳定,JESD204B的IP核成熟度高,调试工具链也顺手。
第二个是时钟方案。ADRV9026需要外部提供参考时钟,通常是一个高稳晶振或者时钟芯片输出的差分时钟。参考时钟的抖动指标直接影响射频性能,尤其是本振的相位噪声。我选了一颗超低抖动的时钟发生器,输出100MHz给ADRV9026做参考,同时给FPGA提供系统时钟。这里有个细节:ADRV9026内部有锁相环,可以把参考时钟倍频到本振频率,但参考时钟的相噪底噪会按倍频比恶化,所以参考时钟的相噪要尽可能低。
第三个是电源方案。ADRV9026对电源噪声很敏感,尤其是模拟电源和本振电源。我用了多级LDO加滤波的方案,数字电源和模拟电源分开走线,最后在芯片引脚处用磁珠和电容做隔离。实测下来,电源纹波控制在2mV以内,对EVM的改善很明显。如果电源纹波超过5mV,接收链路的底噪会明显抬升,发射EVM也会恶化。
第四个是JESD204B的链路参数。ADRV9026支持JESD204B和JESD204C,我选的是B版本,因为FPGA端的IP核支持更成熟。链路参数包括L(通道数)、M(转换器数)、F(每帧字节数)、K(每多帧帧数)、S(每帧采样数)。4T4R全开时,通常配置成L=8,M=8,F=4,K=32,S=1。这些参数在ADRV9026的配置文件和FPGA的IP核里必须完全一致,否则链路起不来。
2. 硬件设计与关键细节解析
2.1 ADRV9026外围电路设计要点
ADRV9026的引脚数量多,功能复用复杂,画原理图的时候稍不留神就会埋雷。我先把几个关键的外围电路模块拆开说。
射频端口匹配。ADRV9026的发射输出和接收输入都是差分端口,需要做巴伦转换到单端。发射端通常接巴伦再进PA,接收端从LNA出来经过巴伦进芯片。巴伦的选型要看频率范围,我用的宽带巴伦覆盖了所需的频段,插损控制在1dB以内。这里要注意,巴伦的相位不平衡度直接影响通道间的幅度一致性,选型时一定要看相位平衡指标,最好在5度以内。
本振输入。ADRV9026的本振可以外部输入,也可以用内部锁相环生成。我用的是内部锁相环,外部只提供参考时钟。参考时钟走差分线,阻抗控制100欧姆,走线尽量短,远离数字信号线。参考时钟的输入功率也有要求,一般在0到6dBm之间,功率太低锁相环锁不住,太高会损坏输入级。我在调试时就遇到过参考时钟功率不够导致锁相环失锁的情况,后来加了一级放大器才解决。
JESD204B接口。ADRV9026的serdes输出是差分对,走线要严格等长,差分阻抗100欧姆。我用的PCB叠层是8层板,serdes走线走在内层,上下都有地平面参考。走线长度差控制在5mil以内,过孔数量尽量少。如果走线太长或者过孔太多,眼图会闭合,链路误码率上升。实测下来,serdes速率在10Gbps以内时,只要走线规范,链路稳定性没问题。
电源和地。ADRV9026有多个电源域,1.3V的数字电源、1.8V的模拟电源、3.3V的接口电源,每个电源域都要单独滤波。我用了铁氧体磁珠加电容的组合,磁珠选的是高频特性好的型号,电容用0.1uF和10uF并联。地平面要完整,模拟地和数字地在芯片下方单点连接,避免数字噪声串到模拟区。
2.2 JESD204B链路参数计算与配置
JESD204B链路的参数配置是ADRV9026开发中最容易出错的地方。我先把几个核心参数的含义说清楚,再讲怎么算。
L是链路中的通道数,也就是serdes差分对的数量。4T4R全开时,ADRV9026通常用8个通道,每个通道负责一部分数据的传输。M是转换器的数量,4个发射加4个接收,一共8个转换器。F是每帧的字节数,K是每多帧的帧数,S是每帧的采样数。
链路速率计算公式是这样的:线速率 = (M × S × N' × 10/8 × 采样率) / L。其中N'是转换器的分辨率,ADRV9026是16位,但JESD204B传输时会做8B/10B编码,所以有效数据要乘以10/8。采样率取决于信号带宽,我用的采样率是245.76MSPS。
代入算一下:M=8,S=1,N'=16,采样率=245.76M,L=8。线速率 = (8 × 1 × 16 × 10/8 × 245.76M) / 8 = 4915.2Mbps。这是单通道的线速率,实际配置时还要考虑链路开销,通常会留一些余量。
配置的时候,ADRV9026的寄存器要设置成和FPGA端完全一致的参数。我见过有人FPGA端配了L=8,芯片端配了L=4,链路死活起不来,查了半天才发现是参数不匹配。所以配置前一定要把两边的参数表对齐,逐项核对。
还有一个容易忽略的点是K值。K决定了多帧的长度,影响链路的确定性延迟。如果系统要求通道间严格同步,K值要选得合适,通常32或16比较常见。K值太小,同步头占比高,有效带宽下降;K值太大,同步建立时间长,延迟不确定。
2.3 时钟树设计与相噪优化
时钟是射频系统的心脏,ADRV9026对时钟的要求尤其高。整个时钟树从参考晶振开始,经过时钟发生器,分配到ADRV9026和FPGA。
参考晶振我选的是OCXO,频率稳定度和相噪都很好。晶振输出到时钟发生器,时钟发生器再分出多路差分时钟。这里要注意,时钟发生器的输出抖动要足够低,否则会恶化ADRV9026的本振相噪。我选的时钟发生器抖动在100fs以内,实测对EVM的影响可以忽略。
ADRV9026内部锁相环的环路带宽也需要配置。环路带宽太宽,参考时钟的相噪会透传到本振;环路带宽太窄,锁相环的锁定时间变长,而且压控振荡器的相噪会占主导。我通常把环路带宽设在100kHz到200kHz之间,具体值要根据参考时钟的相噪和压控振荡器的相噪曲线来折中。
本振走线要等长,这一点前面提过,但值得再强调。四个发射通道和四个接收通道的本振路径如果长度不一致,通道间的相位差就会随频率变化。我见过一个案例,本振走线差了200mil,在2GHz时通道间相位差到了十几度,波束赋形直接失效。后来重新布局,把走线差控制在10mil以内,相位差降到1度以下。
2.4 电源方案与噪声抑制
ADRV9026的电源噪声抑制比(PSRR)在低频段还可以,但高频段会下降。所以电源滤波要覆盖宽频段。我的方案是:开关电源做一级降压,LDO做二级稳压,最后在芯片引脚处用磁珠和电容做高频滤波。
开关电源的开关频率要避开射频信号的频段,我选的是2MHz开关频率,远离工作频段。LDO选的是低噪声型号,输出噪声在10uVrms以内。磁珠选的是高频阻抗高的型号,在100MHz以上有几十欧姆的阻抗,能有效抑制高频噪声。
实测的时候,我用示波器看了电源纹波,峰峰值在2mV以内。如果纹波超过5mV,接收链路的噪声系数会恶化1dB以上,发射EVM也会变差。所以电源这块不能省,该用的滤波器件都要用上。
3. 软件配置与实操过程
3.1 上电时序与初始化流程
ADRV9026的上电时序有严格要求,顺序错了芯片可能不工作,甚至损坏。我按照数据手册的要求,把上电过程分成几个阶段。
第一阶段是电源上电。1.3V数字电源先上,然后是1.8V模拟电源,最后是3.3V接口电源。每路电源之间间隔至少1ms,让电源稳定后再上下一路。我用的是电源管理芯片,可以编程控制上电顺序,省去了外部时序电路。
第二阶段是复位释放。ADRV9026有一个复位引脚,低电平有效。电源稳定后,拉高复位引脚,芯片开始内部初始化。复位释放后要等至少10ms,让内部锁相环锁定。
第三阶段是寄存器配置。通过SPI接口写入配置寄存器,包括时钟配置、JESD204B参数、通道增益、本振频率等。配置顺序也有讲究,先配时钟,再配JESD204B,最后配射频通道。如果顺序反了,JESD204B链路可能建立不起来。
第四阶段是链路建立。配置完成后,启动JESD204B链路,等待同步信号。同步成功后,芯片开始正常收发数据。整个过程我写了一个初始化脚本,按顺序执行,每一步都有状态检查,出错就报错停止。
3.2 SPI寄存器配置实操
ADRV9026的寄存器数量很多,手动配置几乎不可能,通常用厂商提供的配置工具生成配置文件,再通过SPI写入。我用的是ADRV9026的评估软件,先生成配置脚本,再移植到自己的平台上。
配置脚本的核心是几个关键寄存器的设置。时钟配置寄存器要设置参考时钟频率、锁相环倍频比、输出时钟使能。JESD204B配置寄存器要设置L、M、F、K、S等参数,还要设置链路模式(B版本还是C版本)。射频通道配置寄存器要设置增益、本振频率、滤波器带宽。
SPI写入的时候要注意时序。ADRV9026的SPI接口支持4线模式,SCLK、SDIO、SDO、CSB。SCLK频率不能太高,我用的10MHz,稳定可靠。每次写入前先拉低CSB,写入地址和数据,再拉高CSB。写入后要读回寄存器验证,确保写入成功。
我踩过的一个坑是SPI地址位宽。ADRV9026的寄存器地址是16位,但有些配置工具生成的脚本用的是8位地址,直接移植会出错。后来我仔细看了数据手册,确认地址是16位,修改后正常。
3.3 JESD204B链路建立与调试
JESD204B链路建立是调试中最耗时的环节。链路建立的过程分几个阶段:代码组同步、初始通道对齐、用户数据阶段。
代码组同步阶段,接收端发送同步请求,发送端发送K码(K28.5),接收端检测到足够数量的K码后,认为代码组同步完成。这个阶段常见的问题是K码检测不到,原因可能是serdes极性反了、线速率不匹配、或者信号质量太差。我用示波器看serdes眼图,确认信号质量没问题后,检查极性配置,发现有一对差分线接反了,改过来就好了。
初始通道对齐阶段,发送端发送初始通道对齐序列,接收端对齐所有通道的延迟。这个阶段常见的问题是通道间偏斜太大,导致对齐失败。ADRV9026支持通道间偏斜校正,但校正范围有限,如果PCB走线差太多,校正不过来。所以走线等长是前提。
用户数据阶段,链路进入正常传输。这个阶段要监控误码率,如果误码率太高,链路会断开重连。我通常用FPGA端的JESD204B IP核自带的误码率统计功能,实时监控链路质量。
调试的时候,我习惯先用低线速率建立链路,确认没问题后再提高到目标速率。低速率下链路裕量大,容易建立,建立后再逐步提高速率,定位问题更方便。
3.4 收发通道校准与性能验证
链路建立后,下一步是收发通道的校准。ADRV9026内部有校准机制,包括本振泄漏校准、镜像抑制校准、增益平衡校准。这些校准可以通过SPI触发,也可以配置成自动校准。
本振泄漏校准是发射通道的关键。本振信号会通过芯片内部的寄生路径泄漏到输出端,形成本振泄漏。泄漏太大会导致发射信号频谱在载波处有尖峰,影响EVM。校准的方法是发送一个直流信号,测量输出端的本振泄漏,然后调整芯片内部的校准寄存器,把泄漏抵消掉。我实测下来,校准后本振泄漏可以压到-60dBc以下。
镜像抑制校准是接收通道的关键。混频器的不平衡会产生镜像信号,镜像抑制不够会恶化接收机的选择性。校准的方法是输入一个单音信号,测量镜像分量,调整校准寄存器。校准后镜像抑制可以做到-50dBc以上。
增益平衡校准是通道间的关键。四个发射通道的增益要一致,四个接收通道的增益也要一致。ADRV9026内部有增益调整寄存器,可以微调每个通道的增益。我校准后通道间增益差控制在0.1dB以内,相位差控制在1度以内。
性能验证的时候,我主要看几个指标:发射EVM、接收噪声系数、通道间隔离度。发射EVM在2.4GHz、20MHz带宽下做到1.5%以内,接收噪声系数在3dB以内,通道间隔离度在-60dBc以下。这些指标满足大多数应用需求。
4. 常见问题与排查技巧实录
4.1 JESD204B链路起不来怎么办
链路起不来是最常见的问题,我整理了一个排查流程。
先看电源和时钟。电源纹波是否正常,时钟频率是否正确,参考时钟功率是否足够。我遇到过参考时钟功率不够导致锁相环失锁的情况,用频谱仪测参考时钟功率,发现只有-3dBm,低于数据手册要求的最低0dBm,加了一级放大器后正常。
再看serdes信号质量。用示波器看眼图,眼高和眼宽是否满足要求。如果眼图闭合,检查走线是否等长、阻抗是否匹配、过孔是否太多。我遇到过一对差分线走线差了50mil,眼图明显恶化,重新布线后正常。
然后看参数配置。L、M、F、K、S是否和FPGA端一致,线速率是否匹配,链路模式是否一致。我见过有人芯片端配了JESD204B,FPGA端配了JESD204C,链路死活起不来,改成一致后正常。
最后看同步信号。用逻辑分析仪抓同步信号,看时序是否正确。如果同步信号一直拉低,说明接收端没有检测到足够的K码,检查发送端是否正常发送K码。
4.2 发射EVM差怎么定位
发射EVM差的原因很多,我按信号链顺序排查。
先看数字端。基带信号是否正常,数字预失真是否生效,数据打包是否正确。我通常先用FPGA内部生成一个单音信号,看发射输出是否正常。如果单音信号EVM就差,问题在数字端或ADRV9026配置。
再看ADRV9026。本振泄漏是否校准,镜像抑制是否校准,增益设置是否合适。本振泄漏没校准的话,EVM会明显恶化。我校准时发现本振泄漏校准寄存器写错了,导致校准没生效,重新校准后EVM从3%降到1.5%。
然后看射频前端。PA的线性度是否足够,滤波器插损是否太大,阻抗匹配是否良好。PA非线性是EVM恶化的常见原因,如果PA输出功率接近饱和,EVM会急剧恶化。我通常把PA输出功率回退几dB,EVM会明显改善。
最后看电源和时钟。电源纹波是否太大,时钟相噪是否足够低。电源纹波超过5mV,EVM会恶化0.5%以上。时钟相噪差,本振相噪就差,EVM也会恶化。
4.3 通道间不一致怎么调
通道间不一致是4T4R系统的特有问题。我按以下步骤排查。
先看本振走线。四个通道的本振路径是否等长,如果不一致,通道间相位差会随频率变化。我用矢量网络分析仪测了四个通道的相位,发现2GHz时通道间相位差有8度,检查PCB发现本振走线差了150mil,重新布线后相位差降到1度以内。
再看增益设置。四个通道的增益寄存器是否一致,如果不一致,通道间幅度差会很大。我通常先读回所有通道的增益寄存器,确认一致后再做微调。
然后看校准。ADRV9026的通道间校准是否生效,校准数据是否写入。我遇到过校准数据没写入的情况,通道间幅度差到了1dB,重新校准后降到0.1dB。
最后看射频前端。四个通道的PA、LNA、滤波器是否一致,如果不一致,通道间差异也会很大。我通常用矢量网络分析仪测四个通道的S参数,确认一致性。
4.4 常见问题速查表
| 问题现象 | 可能原因 | 排查方法 | 解决方案 |
|---|---|---|---|
| JESD204B链路起不来 | 参数不匹配 | 核对L/M/F/K/S | 统一芯片和FPGA参数 |
| JESD204B链路起不来 | serdes信号质量差 | 看眼图 | 检查走线等长和阻抗 |
| JESD204B链路起不来 | 参考时钟功率不够 | 测参考时钟功率 | 加放大器或调整功率 |
| 发射EVM差 | 本振泄漏未校准 | 测本振泄漏 | 重新校准本振泄漏 |
| 发射EVM差 | PA非线性 | 回退PA功率 | 降低PA输出功率 |
| 发射EVM差 | 电源纹波大 | 测电源纹波 | 加强电源滤波 |
| 接收噪声系数差 | 电源纹波大 | 测电源纹波 | 加强电源滤波 |
| 接收噪声系数差 | LNA噪声系数差 | 测LNA噪声系数 | 更换低噪声LNA |
| 通道间不一致 | 本振走线不等长 | 测通道间相位差 | 重新布线等长 |
| 通道间不一致 | 增益设置不一致 | 读回增益寄存器 | 统一增益设置 |
| 通道间不一致 | 校准未生效 | 检查校准数据 | 重新校准 |
4.5 几个容易被忽略的实操细节
第一个细节是SPI写入后的读回验证。很多人写完寄存器就不管了,实际上SPI写入可能失败,尤其是长距离走线或者高频SCLK的情况下。我养成的习惯是每次写入后都读回验证,确认写入成功再继续。
第二个细节是JESD204B链路的误码率监控。链路建立后不代表就稳定了,误码率可能随时间变化。我通常在FPGA端加一个误码率统计模块,实时监控链路质量,误码率超过阈值就报警。
第三个细节是温度对性能的影响。ADRV9026的性能会随温度变化,尤其是本振频率和增益。我通常在高温和低温下都测一遍性能,确认全温范围内指标满足要求。如果温度漂移太大,需要加温度补偿。
第四个细节是PCB的散热设计。ADRV9026功耗不小,4T4R全开时功耗在5W以上,散热不好会导致芯片温度过高,性能恶化甚至损坏。我在芯片下方加了散热焊盘,通过过孔连接到地平面,再通过散热器把热量散出去。实测芯片表面温度在60度以内,性能稳定。
5. 系统联调与性能优化
5.1 收发链路的联合调试
收发链路单独调通后,下一步是联合调试。联合调试的目的是验证整个系统的收发性能,包括发射到接收的环路测试、通道间隔离度测试、动态范围测试。
环路测试是把发射输出通过衰减器接到接收输入,发送一个已知信号,看接收端解调出来的信号质量。这个测试可以验证整个信号链的增益、噪声系数、线性度。我通常发送一个20MHz带宽的OFDM信号,看接收端的EVM。如果EVM差,说明信号链中有非线性或者噪声太大。
通道间隔离度测试是测发射通道对接收通道的干扰。4T4R系统中,发射通道和接收通道同时工作,发射信号会通过空间耦合或者PCB耦合到接收通道,形成干扰。我通常测发射通道满功率输出时,接收通道的底噪抬升了多少。如果抬升超过3dB,说明隔离度不够,需要优化PCB布局或者加屏蔽。
动态范围测试是测接收机在不同输入功率下的性能。从灵敏度到饱和功率,看增益压缩和EVM变化。我通常测输入功率从-100dBm到-20dBm,看接收机的线性度。如果输入功率太高,接收机会饱和,EVM急剧恶化。
5.2 性能优化与指标权衡
系统联调后,通常还有一些指标需要优化。优化的过程是权衡的过程,几个关键指标之间往往互相制约。
发射EVM和输出功率的权衡。输出功率越高,PA越接近饱和,EVM越差。我通常把PA输出功率回退3到6dB,EVM可以改善1%以上。如果系统要求高输出功率,就需要选线性度更好的PA,或者用数字预失真来补偿。
接收噪声系数和增益的权衡。增益越高,噪声系数越低,但线性度越差。我通常把接收增益设在中间值,兼顾噪声系数和线性度。如果系统要求高灵敏度,就提高增益;如果要求大动态范围,就降低增益。
通道间一致性和功耗的权衡。通道间校准需要额外的功耗,校准越精细,功耗越高。我通常根据系统要求选择校准精度,如果通道间一致性要求不高,可以降低校准精度,节省功耗。
5.3 批量生产的一致性保障
从单板调试到批量生产,一致性是最大的挑战。我总结了几个保障一致性的措施。
第一个是PCB的一致性。批量生产时,PCB的阻抗、走线长度、层叠结构都要一致。我通常要求PCB厂商提供阻抗测试报告,确认每批板的阻抗在公差范围内。
第二个是物料的一致性。ADRV9026、巴伦、LNA、PA等关键物料的批次要一致,不同批次的物料性能可能有差异。我通常要求供应商提供批次一致性报告,确认关键指标在公差范围内。
第三个是校准的一致性。批量生产时,每块板都要做校准,校准参数要一致。我通常写一个自动校准脚本,每块板自动校准,校准数据自动保存,确保校准一致性。
第四个是测试的一致性。批量生产时,测试环境和测试方法要一致。我通常用同一套测试设备,同一个测试脚本,确保测试结果可比。
5.4 实际项目中的经验教训
这个项目做下来,有几个教训值得分享。
第一个教训是不要忽视电源设计。我最初为了省事,电源滤波做得比较简单,结果EVM一直上不去,后来加强了电源滤波,EVM才达标。电源是射频系统的基础,基础不牢,地动山摇。
第二个教训是JESD204B链路参数一定要仔细核对。我最初配置的时候,芯片端和FPGA端的K值不一致,链路死活起不来,查了两天才发现。后来我养成了习惯,配置前先把两边的参数表打印出来,逐项核对。
第三个教训是本振走线一定要等长。我最初布局的时候没注意,本振走线差了150mil,通道间相位差到了8度,波束赋形直接失效。后来重新布局,把走线差控制在10mil以内,问题解决。
第四个教训是校准不能省。我最初为了赶进度,跳过了本振泄漏校准,结果发射EVM一直不达标。后来补上校准,EVM从3%降到1.5%。校准虽然费时间,但省不得。
第五个教训是散热要重视。我最初没加散热器,芯片温度到了85度,性能明显恶化。后来加了散热器,温度降到60度以内,性能稳定。
5.5 后续扩展方向
这套4T4R系统调通后,还可以往几个方向扩展。
第一个方向是增加通道数。ADRV9026支持多芯片同步,可以用多颗芯片级联,扩展到8T8R甚至更多。多芯片同步的关键是时钟和本振的分配,要保证所有芯片的参考时钟同源,本振相位一致。
第二个方向是提高带宽。ADRV9026支持更宽的带宽,可以通过提高采样率来实现。提高采样率会增加JESD204B的线速率,需要FPGA端的serdes支持更高速率。
第三个方向是集成数字预失真。数字预失真可以补偿PA的非线性,提高发射EVM和输出功率。可以在FPGA端实现数字预失真算法,也可以使用ADRV9026内部的数字预失真功能。
第四个方向是优化功耗。4T4R全开时功耗不低,可以通过动态开关通道、降低采样率、优化电源效率来降低功耗。对于电池供电的应用,功耗优化尤其重要。
我个人在实际操作中的体会是,ADRV9026这颗芯片功能强大,但配置复杂,调试周期长。从零搭建一套4T4R系统,硬件设计、软件配置、系统联调,每个环节都有坑。但只要把基础打牢,电源、时钟、JESD204B链路这三块做扎实,后面的调试就会顺利很多。希望这篇内容能帮到正在做类似项目的朋友,少走一些弯路。