A/D-Wandler Zweikanal-ADCs von Linear linearisieren 60 MHz Übertragungsbandbreite

Redakteur: Holger Heller

Eine Familie von Zwei- und Einkanal-A/D-Wandlern mit 14 Bit Auflösung und 310 MSamples/s Abtastrate bietet Linear Technology zur Digitalisierung hochfrequenter ZF-Signale an, die speziell zur Linearisierung von Breitbandkommunikations-Systemen mittels digitaler Vorverzerrung (DPD – Digital PreDistortion) entwickelt wurden.

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Unter "digitaler Vorverzerrung" ist ein geschlossener Regelkreis zu verstehen, bei dem das Verzerrungsspektrum am Ausgang des Senders der Basisstation abgetastet und digitalisiert wird und das Sender-Eingangssignal anhand dieser Daten so modifiziert (vorverzerrt) wird, dass dadurch die Intermodulationsverzerrungsprodukte des Leistungsverstärkers kompensiert werden.

Dieses Verfahren ermöglicht es, den Leistungsverstärker (PA) im nichtlinearen Bereich (bis zum 1-dB-Kompressionspunkt) zu betreiben, um den Wirkungsgrad zu maximieren; der Preis dafür sind nichtlineare Verzerrungen, die jedoch kompensiert werden können.

Weil die bisher verfügbaren A/D-Wandler nicht leistungsfähig genug waren, war die linearisierbare Übertragungsbandbreite bisher auf etwa 20 bis 40 MHz beschränkt, je nachdem ob bei der DPD mit ZF-Abtastung oder I/Q-Abtastung gearbeitet wurde. Zur Linearisierung einer Übertragungsbandbreite von 20 MHz muss die DPD-Regelschleife so breitbandig sein, dass Intermodulationsprodukte bis zur fünften Ordnung, also 100 MHz (das Fünffache der Sendesignalbandbreite) erfasst werden.

Basisstationen werden für höhere Bandbreiten ausgelegt

Hierfür benötigt man einen 12-Bit-ADC mit einer Abtastrate von mindestens 200 MSamples/s (bei ZF-Abtastung) bzw. 100 MSamples/s (bei I/Q-Abtastung). Angesichts des kontinuierlich zunehmenden Datenverkehrs in den Mobilfunknetzen werden die Basisstationen der nächsten Generation für wesentlich höhere Bandbreiten – bis zu 60 MHz – ausgelegt. Zur Linearisierung einer Übertragungsbandbreite von 60 MHz benötigt man einen ADC mit einer Auflösung von mindestens 14 Bit und eine I/Q-Abtastarchitektur mit einer Abtastrate von mindestens 300 MSamples/s.

Voraussetzung für einen möglichst hohen Leistungsverstärker-Wirkungsgrad ist außerdem eine möglichst kurze Latenzzeit der DPD-Regelschleife.

Der LTC2158-14 ist ein Zweikanal-ADC mit 310 MSamples/s, der die Linearisierung von Übertragungsbandbreiten bis 60 MHz mittels I/Q-Abtastung ermöglicht; die Pipeline-Latenzzeit beträgt nur 5 Taktzyklen. Die Einkanalversion LTC2153-14 eignet sich zur ZF-Abtastung bei Übertragungsbandbreiten bis 30MHz.

Rauscharme Unterabtastung von ZF-Frequenzen

Die Zweikanal-Version LTC2158-14 benötigt eine unipolare Betriebsspannung von 1,8 V, hat eine Leistungsaufnahme von 362 mW pro Kanal bei 310 MSamples/s und bietet einen Signal-Rauschabstand (SNR) von 68,8 dB sowie ein Basisband-SFDR von 88 dB.

Der Eingangsspannungsbereich von 1,32 VSS vereinfacht die Ansteuerung. Die A/D-Wandler LTC2158 und LTC2153 zählen zu einer Familie pinkompatibler Ein- und Zweikanal-ADCs mit Abtastraten von 170 bis 310 MSamples/s und Auflösungen von 14 oder 12 Bit.

Die große Analog-Leistungsbandbreite von 1,25 GHz und der geringe Jitter von 0,15 pseff ermöglichen eine rauscharme Unterabtastung von ZF-Frequenzen. Die ADCs besitzen DDR- (Double Data Rate) LVDS-Digitalausgänge mit programmierbarem LVDS-Ausgangsstrom und optionaler 100-Ohm-Terminierung.

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