Overview

功能與寄存器之間的關(guān)系說(shuō)明

發(fā)射功率控制

TX功率由TX通路的模擬衰減值和數(shù)字衰減值控制。

模擬衰減

模擬衰減值由9bit二進(jìn)制數(shù)決定，有效范圍359個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)衰減0.25dB， 模擬鏈路總共衰減范圍是89.75dB。

TX1衰減值寄存器：0x074［D0］+0x073［D7:D0］

TX2 衰減值寄存器：0x076［D0］+0x075［D7:D0］

數(shù)字衰減

數(shù)字衰減值由寄存器0x079［D4:D0］控制，0x079［D6］=1表示TX1衰減值等于TX2，0x079［D6］=0表示TX1通道衰減生效。

接收增益控制

接收鏈路增益控制模塊

AD9361接收增益的調(diào)整是由模擬增益和數(shù)字增益共同決定的，控制方式為：自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，增益調(diào)整范圍為90dB，數(shù)字增益最大為31dB，模擬增益最大為76dB，增益分配是由查找表決定的，查找表也有單表模式和多表模式。

低功率門限

低功率門限對(duì)兩個(gè)接收通道同時(shí)有效。

門限范圍：0至-63.5dBFS，控制精度0.5dBFS/LSB。

門限值寄存器地址0x114，0x114［D6:D0］=128檔門限值。

低功率門限可應(yīng)用于快速AGC（fast attack AGC）和手動(dòng)AGC（MGC）兩種模式

fast attack AGC：當(dāng)檢測(cè)到功率低于門限時(shí)，flag非立刻生效，只有在低功率持續(xù)一個(gè)時(shí)間段后生效。持續(xù)時(shí)間=0x11B

MGC：只要低于功率門限，flag立即生效。

平均功率測(cè)量

平均功率測(cè)量方法使抽取一系列樣本取平均，抽取樣本的持續(xù)周期由寄存器設(shè)置，地址0x15c［D3:D0］

峰值功率檢測(cè)時(shí)間

一般地，通過(guò)峰值超出持續(xù)時(shí)間來(lái)控制增益。通過(guò)RX的FIR濾波器時(shí)鐘頻率（clkRF）對(duì)信號(hào)峰值采樣，峰值超出時(shí)間記錄在0x0FE［D4:D0］

Delay設(shè)置

功率檢測(cè)在RX-FIR濾波器前進(jìn)行。當(dāng)增益設(shè)置改變時(shí)功率測(cè)量需要維持時(shí)延，以便RX-FIR之前的模塊完成準(zhǔn)備。Delay=0x111［D4:D0］*2，時(shí)鐘頻率為clkRF

增益表（Gain Table）

AD9361增益分為數(shù)字增益和模擬增益兩部分，且兩部分獨(dú)立控制。

模擬增益表有兩種模式：整體表（full table）和分立表（split table），兩種模式選擇由寄存器0x0FB［D3］控制。

Full模式指接收通道的所有增益由value來(lái)體現(xiàn)；

split模式將接收通道增益分為L(zhǎng)MT（LAN、MIXER、TIA）和LPF兩個(gè)獨(dú)立部分。

Full table mode

在full模式下，改變總體增益值，比如由60改成59，鏈路中增益模塊（LNA、TIA、LPF…）的參數(shù)可能都會(huì)改變。

通過(guò)SPI可讀取增益值，0x2B0［D6:D0］指示RX1的增益，0x2B5［D6:D0］指示RX2的增益。

最大的full模式下的增益可在寄存器0x0FD中設(shè)置，最大值為76（十進(jìn)制）。如果在split模式下該寄存器最大值是40（十進(jìn)制）

Split Table Mode

Split模式下模擬總增益最大值可由寄存器0x0FD設(shè)置，最大值為40（十進(jìn)制），由LMT和LPF兩部分組成。

RX1的LMT增益可通過(guò)0x2B0［D6:D0］設(shè)置；LPF增益可通過(guò)0x2B1［D4:D0］設(shè)置，范圍0到24（十進(jìn)制）。RX2的LMT增益可通過(guò)0x2B5［D6:D0］設(shè)置；LPF增益可通過(guò)0x2B6［D4:D0］設(shè)置，范圍0到24（十進(jìn)制）。

注意：split模式下的增益不是簡(jiǎn)單的LMT GAIN+LPF GAIN。增加LMT增益1dB，可能不會(huì)導(dǎo)致整體增益增加1dB。

數(shù)字增益

數(shù)字增益使能標(biāo)志位0x0FB［D2］，寄存器0x100［D4:D0］可設(shè)置最大增益值，且不超過(guò)31.

由于數(shù)字增益不會(huì)惡化SNR，在鏈路總增益固定的情形下，可以通過(guò)增加數(shù)字增益，減小模擬增益來(lái)優(yōu)化鏈路性能。

注意：

當(dāng)寄存器0x10B［D5］=1時(shí)，無(wú)論數(shù)字增益標(biāo)志位0x0FB［D2］為何值，RX1通道數(shù)字增益強(qiáng)制為0x10B［D4:D0］；

當(dāng)寄存器0x10E［D5］=1時(shí)，無(wú)論數(shù)字增益標(biāo)志位0x0FB［D2］為何值，RX2通道數(shù)字增益強(qiáng)制為0x10E［D4:D0］；

手動(dòng)增益控制（MANUAL GAIN CONTROL （MGC）MODE）

MGC有兩種控制方式，一種是SPI直接寫入增益值，另一種是通過(guò)指針查表方式查找合適增益值。MGC模式由寄存器0x0FA后四位使能，0x0FA［D3:D2］=00，RX2進(jìn)入MGC模式；0x0FA［D1:D0］=00，RX1進(jìn)入MGC模式。

注意：MGC控制方法：

設(shè)置0x0FA［D3:D0］，使RX1、RX2進(jìn)入MGC模式；

0x0FC［D7:D5］的值是MGC增益指針查表時(shí)增加的步徑，0x0FE［D7:D5］的值是MGC增益指針查表時(shí)減小的步徑。

MGC方式下的full table 模式

MGC方式下的split table 模式

SPI 直接寫入增益值

LMT RX1控制寄存器地址0x109，

LMT RX2=0x10C，

LPF RX1=0x10A， LPF RX2=0x10D，

Digtal RX1=0x10B， Digtal RX2=0x10E，

指針查表方式改變?cè)鲆?/p>

在這種模式下存在一個(gè)問(wèn)題，那就是查表時(shí)首先改變哪部分（LMTLPF）的增益，這由寄存器0x0FC［D4:D3］來(lái)確定。

如果0x0FC［D3］=0，則0x0FC［D4］=1改變LMT增益，0x0FC［D4］=0改變LPF增益。

如果0x0FC［D3］=1，則0x0FC［D4］狀態(tài)忽略，由峰值功率檢測(cè)機(jī)制（AD9361 peak detectors）決定改變LMT還是LPF增益。在這種模式下由寄存器0x11A將 LMT增益分為Upper和Lower兩部分。

AGC 慢速控制（Slow attack）

應(yīng)用場(chǎng)景：在FDD場(chǎng)景下。

設(shè)置方法：

0x0FA［D4］=0，確保不進(jìn)入“Slow Attack Hybrid Mode”

RX1:0x0FA［D3:D2］=10; RX2:0x0FA［D1:D0］=10

AGC Slow attack 控制環(huán)

設(shè)置增益更新時(shí)間

在0x124和0x125中設(shè)置更新時(shí)間，并以RFclk時(shí)鐘計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到0x124的value時(shí)，鏈路增益值更新。

Slow attack AGC模式下的full gain table

Slow 模式功率過(guò)載時(shí)，單增益表控制增益方式如下：

Slow attack AGC模式下的split gain table

如果gain在LPF表中變化，步徑=0x106［D3:D0］，如果gain在LMT表中變化，步徑=0x103［D4:D2］

AGC混合控制模式

該模式是slow 模式，但是增益更新不受時(shí)間限制，只要BBP 拉高 CTRL_IN2 信號(hào)，則增益表更新。

設(shè)置方法：

0x0FA［D4］=1

RX2使能0x0FA［D3:D2］=11；RX1使能0x0FA［D1:D0］=11

AGC快速控制模式（fast attack mode）

AGC fast attack mode對(duì)過(guò)載的響應(yīng)非?？?，這樣當(dāng)信號(hào)的數(shù)據(jù)部分到達(dá)時(shí)，AGC就能穩(wěn)定到最佳增益指標(biāo)。

AGC是通過(guò)狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)增益鎖定，如果狀態(tài)機(jī)幾個(gè)狀態(tài)完成還沒(méi)有鎖定增益，則返回狀態(tài)機(jī)復(fù)位狀態(tài)。狀態(tài)機(jī)如下圖：

STATE0

復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)9361沒(méi)有進(jìn)入RX狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)機(jī)停留在這一狀態(tài)。

STATE1

進(jìn)入RX狀態(tài)，狀態(tài)機(jī)做一個(gè)時(shí)延使進(jìn)入gain偵查準(zhǔn)備。時(shí)延值寄存器地址0x022

檢測(cè)峰值功率是否過(guò)載，檢測(cè)時(shí)間值=0x117［D4:D0］，如果不過(guò)載則進(jìn)入狀態(tài)2

檢測(cè)到峰值功率過(guò)載，調(diào)節(jié)機(jī)制如下：

STATE2

在HB1輸出處測(cè)量平均功率值，打開(kāi)各功率過(guò)載檢測(cè)器，一旦發(fā)現(xiàn)過(guò)載則返回狀態(tài)1；

平均功率如果低于“低功率門限值”，啟動(dòng)增益增加機(jī)制。完成增益增加后返回狀態(tài)1；

平均功率值與0x101比較，然后調(diào)整增益使之與平均功率匹配。鏈路最大增益由0x118確定。

在 full table模式下，增益調(diào)整直接增益參數(shù)。Flit模式下，如果0x111［D6］=1，執(zhí)行如下操作：

如果0x111［D6］=0，則只有LPF的增益值改變使之匹配平均功率值

STATE3

狀態(tài)機(jī)進(jìn)入增益鎖定狀態(tài)，功率過(guò)載檢測(cè)機(jī)制繼續(xù)進(jìn)行。如果功率過(guò)載或者過(guò)低，增益進(jìn)入非鎖定狀態(tài)。功率過(guò)低響應(yīng)機(jī)制和state2一樣。

STATE4

狀態(tài)3檢測(cè)到功率過(guò)載進(jìn)入狀態(tài)4，狀態(tài)4下增益調(diào)整可以在單表（full table）和分表（split table）模式下進(jìn)行。調(diào)整步徑發(fā)生改變，由寄存器0x112［D7:D6］，0x113［D7:D5］確定。

STATE5

在此狀態(tài)下，增益是鎖定狀態(tài)。平均功率檢測(cè)周期發(fā)生變化，由寄存器0x109［D7］，0x10A［D7:D5］控制功率檢測(cè)周期。

未完待續(xù)

太難了。。。原創(chuàng)不易，摸索更不易，如果對(duì)您有幫助，歡迎點(diǎn)贊，在看，轉(zhuǎn)發(fā)也是對(duì)作者的支持與厚愛(ài)，感謝！

原文標(biāo)題：深度解析，AD9361增益控制詳解

文章出處：【微信公眾號(hào)：FPGA技術(shù)江湖】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

責(zé)任編輯：haq