3 Evolución de las técnicas de salto de frecuencia

Los convertidores de RF ahora están diseñados con varias palabras del oscilador controlado numéricamente (NCO) por el convertidor descendente digital (DDC). Esto permite la preprogramación de palabras de NCO. Este enfoque innovador permite un salto de frecuencia más rápido al precargar diversos valores de frecuencia en la memoria del convertidor. Es precisamente de este concepto de almacenar palabras de NCO precalculadas de donde proviene la “rapidez” del salto rápido de frecuencia.

Figura 4 muestra las direcciones de registro NCO de 48 bits por índice NCO e índice de palabras para el ADC32RF55. A pesar de que las direcciones de los canales A y B son las mismas, las palabras de frecuencia son únicas, ya que este dispositivo implementa la paginación del mapa de registros, lo cual enmascara los registros que no pertenecen a la página activa frente a cualquier función de lectura y escritura.

Ahora que las palabras están programadas, ¿cómo se selecciona realmente una en específico? Cambiar la palabra NCO simplemente requiere seleccionar una nueva palabra NCO para el DDC, lo que puede hacer a través de pines SPI o GPIO. Tabla 1 muestra un ejemplo de cómo seleccionar una palabra individual para el DDC especificado en el ADC32RF55, dependiendo del número de bandas activas. En una configuración estándar, este ADC tiene cuatro palabras NCO únicas por DDC. Sin embargo, en modos de banda única, las cuatro palabras NCO del DDC vecino también pueden suministrar el NCO activo, lo que significa que el DDC de cada canal tiene acceso a ocho palabras NCO preprogramadas.

El tiempo necesario para desempeñar un salto de frecuencia varía según el convertidor. Normalmente, el método SPI requiere la duración de una única transacción SPI, en lugar de siete como en Equation 3. La velocidad de reloj máxima del SPI y la sobrecarga asociada a la transmisión de datos en serie limitan aún más la velocidad del método SPI. Asumiendo el mismo SCLK de 20 MHz, Equation 4 muestra el tiempo necesario para que el dispositivo inicie un cambio de palabra NCO:

Por el contrario, el método GPIO puede ser tan rápido como se puedan actualizar las entradas GPIO. Una vez que la tensión cruza sus umbrales de nivel alto o bajo, comienza el cambio de palabra NCO.

En cualquier método, una vez que el dispositivo recibe el cambio de palabra NCO, la palabra NCO interna se actualiza al instante. Sin embargo, el filtro de decimación tiene que vaciar todos los valores antiguos, por lo que hay una cierta demora agregada como resultado basada en el factor de decimación.

Tabla 2 muestra el tiempo requerido por el ADC32RF55 para vaciar su filtro de decimación con los datos de la mezcla junto a la nueva frecuencia de NCO.

En general, el método GPIO será más rápido que el método SPI para el salto de frecuencia debido a la naturaleza paralela inherente de una interfaz GPIO frente a una interfaz en serie. Sin embargo, hay una consideración: en el modo de selección de palabras GPIO, el mismo índice de palabras se aplicará a todos los DDC activos. El dispositivo no puede utilizar la palabra 1 en DDC1 mientras utiliza la palabra 3 en DDC2; la interfaz GPIO establecerá todos los DDC en el mismo índice de palabras.

Otro método, la Interfaz rápida de registros (FRI), consiste en enviar datos a través de pines específicos del dispositivo a una velocidad mucho mayor de la que soporta el SPI estándar. Algunos dispositivos, como el DAC39RF12 de TI, pueden admitir comunicación FRI de hasta 200 MHz, que se puede utilizar para seleccionar la palabra NCO activa.