通信SoC中模拟前端性能的快速评估方法

确定PLL时钟抖动的贡献

现在我们来看一下PLL时钟抖动造成的采样时间不确定性如何也会影响数据转换器SNR性能。

时钟抖动对SNR的贡献用以下公式估算：

width=600>

其中BW是信号带宽(单位Hz) [3]。

如果存在强带外干扰，采样时钟相位噪声还会影响系统性能。图7中，调制到带外干扰中的相位噪声进入关注信号带内部，因此无法被过滤，即使带外干扰本身已在数字域中被过滤掉。

强带外干扰，如果没有衰减的话，可能产生严重的系统性能影响，因为：

为避免ADC输入饱和而对该信号强加巨大的回退衰减

为避免SNR下降而强加额外的时钟抖动约束

其他错误来源

现代解调架构一般实现直接的解调方案。在这些架构中，I、Q通道之间的任何增益、相位或偏移失配都会影响总SNR下降。内置校准算法通常可以把这些影响降低到可管理的水平。出于SNR预算考虑，我们增加~1到2 dBSNR裕量，以考虑SNR上校准失配的残留影响。

计算AFE性能贡献

以下步骤和公式汇总了确定AFE对系统级SNR总贡献的程序。

高性能AFE是其EVM仅对总收发器性能具有边缘影响的AFE。0.5到0.7 dB的影响通常是可接受的。

对WiFi 802.11ac收发器上的AFE运用这种方法

为了应用这些计算，考虑一个信号使用160 MHz BW进行OFDM调制且每个副载波使用QAM256调制方案调制的传 输系统(与WiFi 802.11ac收发器相似)。此外，考虑零中频解调方案的实现。

这种情况下，在I和Q ADC输入上得到的基带正交调制信号分别有80 MHz的信道带宽。

进一步假设AFE的以下特性：

ADC SNR = 62 dB (SNRnyq)

ADC采样率 = 160 MSPS (Fs)

时钟长期抖动 = 8 ps-rms (σLTJ)

OFDM信号峰均比 = 12 dB (PAR)

信号回退 = 10 dB (IBO)

ADC信号BW = 80 MHz (BW)

那么，该AFE的总SNR为：

SNRJ = 52.7 dB

SNRADC = 43.0 dB

SNRtotal = 42.6 dB

此例中，解调QAM256信号的EVM要求在-33.8 dB的数量级上(需要的SNR为33.8 dB)。与需要的SNR之间存在~8.8 dB的裕量，导致总系统性能的可接受下降只有0.6 dB。

类似的SNRtotal可以用具有以下特性的AFE达到：

ADC SNR = 66 dB (SNRnyq)

时钟长期抖动 = 20 ps-rms (σLTJ)

因此，可以用ADC性能抵消时钟抖动来实现相同的目标。

结论

使用本白皮书中描述的方法，系统设计师可以快速判断任何指定AFE是否满足其目标应用的需要，包括无线或有线连 接环境中的宽带信号收发器、蜂窝通讯和数字电视及无线电广播。使用这种方法，系统设计师可以快速评估系统中 AFE性能的影响并搞清楚它是否符合其SoC要求，从而避免过高的规格和功耗。此外，设计师还能快速评估不同替代 方案和配置的折衷，从而找到适合SoC的最优性能、功耗、面积和成本。