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60 - ELETTRONICA OGGI 474 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2018 COMM RADIO DESIGN giungere in qualche modo un compromesso tra le presta- zioni delle diverse bande. Considerando per esempio due bande, se in una è presente un segnale molto ampio che richiede un adeguamento del guadagno, l’altra rice- verà un impatto negativo in termini di prestazioni. In alcu- ni casi, un compromesso di questo tipo è accettabile se la gamma dinamica relativa necessaria viene rispettata. Un’implementazione di questo tipo è mostrata in figura 9. Nonostante simili soluzioni siano maggiormente utilizza- te nelle reti cellulari, non è difficile adattarle anche a stru- mentazione a banda larga, come analizzatori di spettro e oscilloscopi a campionamento. Una particolare imple- mentazione di ciò è mostrata in figura 10. Per questo pro- getto le reti d’adattamento d’impedenza ai filtri SAW sono state accuratamente progettate in modo che, se in riso- nanza per una banda, allora la rete appaia un circuito aperto per l’altra. Vale la pena notare come la rete d’adat- tamento includa circuiti a parametri concentrati e linee di trasmissione. Così facendo, l’interazione tra i due circuiti è stata minimizzata. Un progetto accurato di queste reti consente di ottenere delle ottime prestazioni. La funzione di trasferimento della linea è mostrata in figura 11. Qui è possibile notare come la caratteristica di ogni filtro SAW è preservata senza nessun impatto sull’altro. In questo design, le bande 1 e 3 sono parallele, ma il metodo funzio- na anche con altre bande e intervalli di frequenza. Per quanto riguarda la pianificazione dei livelli del segnale, è necessario tenere in conto alcune problematiche. In un design che includa un ADC, una delle prime regole da seguire consiste nell’applicare un guadagno sufficiente- mente alto a monte del convertitore, tale che il rumore del front-end sovrasti quello del convertitore. Nonostante i continui miglioramenti, il rumore di un convertitore è non gaussiano per sua natura, il che provoca diversi problemi che impattano sulle prestazioni di qualsiasi sistema che ne faccia uso. La figura 12 mette in correlazione la diffe- renza tra il rumore del font-end e il rumore del converti- tore con il risultante impatto sul rumore finale. Le linee guida generali consigliano di mantenere il livello del ru- more del front-end almeno 10 dB oltre quello del conver- titore. Ciò comporterebbe un contributo del convertitore di solo 0,4 dB sul rumore totale, assicurando che le pre- stazioni del sistema rispettino le aspettative. Facendo rife- rimento al data sheet dell’AD9213, la NSD tipica è all’in- circa -152 dBFS/Hz. Su una scala nominale di 7 dBm, ciò rappresenta -145 dBFS/Hz. Il target per il rumore termico del front-end dovrebbe essere di -135 dBm/Hz, sarebbe a dire un incremento di almeno 39 dB della cifra di rumore. Il circuito in figura 10 fornisce un guadagno di 43 dB e una cifra di rumore di 3 dB, aumentando il rumore totale del front-end fino a -128 dBm/Hz. In caso di segnale nullo in ingresso, la differenza tra rumore del front-end e quello del convertitore è di circa 19 dB nel punto in cui il guada- gno è massimo. Aumentando l’ampiezza del segnale in ingresso, il rumore di fondo dell’ADC aumenta di qualche dB, per via del jitter della sorgente di clock utilizzata. La figura 13 mostra un esempio di misurazione di uno spet- tro radio completo. Trattandosi di uno spettro piuttosto ampio, più di 2 GHz con un filtraggio minimale, è possibile riconoscere molti segnali. La metà sinistra dello spettro mostra le frequenze fino a 900 MHz, incluse le trasmissio- ni ad alta potenza di radio FM e televisione. Oltre a queste, alcuni picchi trascurabili sono visibili prima di arrivare alla banda passante dei due filtri SAW che coprono i 2,1 GHz (UMTS Band 1) e gli 1,8 GHz (UMTS Band 3). La ban- da 3 è evidenziata nella figura: entrambe le bande pre- sentano un elevato rumore di fondo, come d’altronde ci si aspetta dato l’elevato rumore del front-end che passa attraverso i filtri. Dato che queste misurazioni sono state effettuate in USA, ciò che si rileva nella banda 3 è minimo, ma la banda 1 include una parte del down link della ban- da 2. Oltre queste frequenze, il filtro anti-aliasing rimuove ogni segnale residuo e il rumore di fondo torna ad essere nominale. Ingrandendo il grafico sulla porzione di spettro coperta dai due filtri SAW si possono apprezzare degli altri dettagli. La figura 14 mostra il confronto tra rumore Fig. 11 – Funzione di trasferimento S21 della rete SAW dual-band Fig. 12 – Contributo sul rumore vs differenza tra i rumori