Overview

功能與寄存器之間的關系說明

發射功率控制

TX功率由TX通路的模擬衰減值和數字衰減值控制。

模擬衰減

模擬衰減值由9bit二進制數決定，有效范圍359個等級，每個等級衰減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］

數字衰減

數字衰減值由寄存器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接收增益的調整是由模擬增益和數字增益共同決定的，控制方式為：自動控制和手動控制，增益調整范圍為90dB，數字增益最大為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

低功率門限對兩個接收通道同時有效。

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。

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

fast attack AGC：當檢測到功率低于門限時，flag非立刻生效，只有在低功率持續一個時間段后生效。持續時間=0x11B

MGC：只要低于功率門限，flag立即生效。

平均功率測量

平均功率測量方法使抽取一系列樣本取平均，抽取樣本的持續周期由寄存器設置，地址0x15c［D3:D0］

峰值功率檢測時間

一般地，通過峰值超出持續時間來控制增益。通過RX的FIR濾波器時鐘頻率（clkRF）對信號峰值采樣，峰值超出時間記錄在0x0FE［D4:D0］

Delay設置

功率檢測在RX-FIR濾波器前進行。當增益設置改變時功率測量需要維持時延，以便RX-FIR之前的模塊完成準備。Delay=0x111［D4:D0］*2，時鐘頻率為clkRF

增益表（Gain Table）

AD9361增益分為數字增益和模擬增益兩部分，且兩部分獨立控制。

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來體現；

split模式將接收通道增益分為LMT（LAN、MIXER、TIA）和LPF兩個獨立部分。

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…）的參數可能都會改變。

通過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中設置，最大值為76（十進制）。如果在split模式下該寄存器最大值是40（十進制）

Split Table Mode

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

RX1的LMT增益可通過0x2B0［D6:D0］設置；LPF增益可通過0x2B1［D4:D0］設置，范圍0到24（十進制）。RX2的LMT增益可通過0x2B5［D6:D0］設置；LPF增益可通過0x2B6［D4:D0］設置，范圍0到24（十進制）。

注意：split模式下的增益不是簡單的LMT GAIN+LPF GAIN。增加LMT增益1dB，可能不會導致整體增益增加1dB。

數字增益

數字增益使能標志位0x0FB［D2］，寄存器0x100［D4:D0］可設置最大增益值，且不超過31.

由于數字增益不會惡化SNR，在鏈路總增益固定的情形下，可以通過增加數字增益，減小模擬增益來優化鏈路性能。

注意：

當寄存器0x10B［D5］=1時，無論數字增益標志位0x0FB［D2］為何值，RX1通道數字增益強制為0x10B［D4:D0］；

當寄存器0x10E［D5］=1時，無論數字增益標志位0x0FB［D2］為何值，RX2通道數字增益強制為0x10E［D4:D0］；

手動增益控制（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進入MGC模式；0x0FA［D1:D0］=00，RX1進入MGC模式。

注意：MGC控制方法：

設置0x0FA［D3:D0］，使RX1、RX2進入MGC模式；

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

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，

指針查表方式改變增益

在這種模式下存在一個問題，那就是查表時首先改變哪部分（LMTLPF）的增益，這由寄存器0x0FC［D4:D3］來確定。

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］狀態忽略，由峰值功率檢測機制（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）

應用場景：在FDD場景下。

設置方法：

0x0FA［D4］=0，確保不進入“Slow Attack Hybrid Mode”

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

AGC Slow attack 控制環

設置增益更新時間

在0x124和0x125中設置更新時間，并以RFclk時鐘計數，當達到0x124的value時，鏈路增益值更新。

Slow attack AGC模式下的full gain table

Slow 模式功率過載時，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間限制，只要BBP 拉高 CTRL_IN2 信號，則增益表更新。

設置方法：

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對過載的響應非常快，這樣當信號的數據部分到達時，AGC就能穩定到最佳增益指標。

AGC是通過狀態機實現增益鎖定，如果狀態機幾個狀態完成還沒有鎖定增益，則返回狀態機復位狀態。狀態機如下圖：

STATE0

復位狀態，當9361沒有進入RX狀態時，狀態機停留在這一狀態。

STATE1

進入RX狀態，狀態機做一個時延使進入gain偵查準備。時延值寄存器地址0x022

檢測峰值功率是否過載，檢測時間值=0x117［D4:D0］，如果不過載則進入狀態2

檢測到峰值功率過載，調節機制如下：

STATE2

在HB1輸出處測量平均功率值，打開各功率過載檢測器，一旦發現過載則返回狀態1；

平均功率如果低于“低功率門限值”，啟動增益增加機制。完成增益增加后返回狀態1；

平均功率值與0x101比較，然后調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，增益調整直接增益參數。Flit模式下，如果0x111［D6］=1，執行如下操作：

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

狀態機進入增益鎖定狀態，功率過載檢測機制繼續進行。如果功率過載或者過低，增益進入非鎖定狀態。功率過低響應機制和state2一樣。

STATE4

狀態3檢測到功率過載進入狀態4，狀態4下增益調整可以在單表（full table）和分表（split table）模式下進行。調整步徑發生改變，由寄存器0x112［D7:D6］，0x113［D7:D5］確定。

STATE5

在此狀態下，增益是鎖定狀態。平均功率檢測周期發生變化，由寄存器0x109［D7］，0x10A［D7:D5］控制功率檢測周期。

未完待續

太難了。。。原創不易，摸索更不易，如果對您有幫助，歡迎點贊，在看，轉發也是對作者的支持與厚愛，感謝！

原文標題：深度解析，AD9361增益控制詳解

文章出處：【微信公眾號：FPGA技術江湖】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。

責任編輯：haq