蓝牙功率放大器：系统性能评估

MAX2240功率放大器（PA）具有蓝牙工作特性®。介绍了以下方面的性能：发射输出频谱、1dB压缩点、S参数、噪声系数、谐波输出成分、增益和电源电流。蓝牙在 2.402GHz 和 2.48GHz 之间使用 GFSK 调制。PA输出功率为+20dBm，包括输出功率控制电路。

介绍

蓝牙通信是一种TDD（时分双工）系统，在2.402GHz和2.48GHz之间的ISM频段运行。蓝牙系统使用称为 0.5BT GFSK 的数字频率调制方法 （高斯频移键控）.通过这种类型的调制，载波向上移动175kHz以表示“1”，向下移动175kHz以表示“0”，通常以每秒1M符号的速率移动。0.5BT（带宽时间）在数据速率的一半（即3kHz）下定义了500dB带宽。该系统采用FHSS（跳频扩频）来提高RF链路的质量和可靠性。跳频速率高达 1600 跳/秒。在GFSK调制中，信号包含在恒定幅度包络中;因此，允许PA（功率放大器）驱动到饱和状态，以高效率提供发射功率。

Maxim的MAX2240单电源、低压、功率放大器IC非常适合蓝牙应用。该PA提供标称+20dBm （100mW）输出功率。此外，PA还包括一个数字电源控制电路。有四个数字控制的输出功率电平，使 PA 符合蓝牙 1 类和 2 类电源。数字输入控制活动和关断操作模式，以高效操作TDD系统中的PA。MAX2240集成了RF输入和级间匹配，简化了IC的应用，并最大限度地减少了PCB（印刷电路板）的面积。

蓝牙所需的 PA 特性分析

发射输出频谱：发射输出频谱的测量分析频域中的功率电平，以确保在给定条件下，PA将满足FCC 20dB带宽要求（FCC 15.247）和蓝牙发射频谱模板要求（有关详细信息，请参见表1）。

发射输出频谱与VCC的关系（参见测试结果A、B、C和D）
发射输出频谱与增益控制电平的关系（参见测试结果A、B、C和D）
发射输出频谱与输入功率斜坡（参见测试结果E）：由于PA的典型AM-PM（幅度调制相位调制）非线性效应，输入功率斜坡速度决定了瞬态输出功率频谱。当斜坡速度超过极限时，AM-PM非线性效应将导致频谱输出增长。必须控制这种新的频谱增长，以保持在蓝牙指定的带内杂散发射要求以下。

1dB 压缩点测量（参见测试结果 F）

小信号S参数测量（参见测试结果G）：由于MAX2240是典型的A类PA，器件特性会因PA输入而异。使用 HP 8753E 网络分析仪进行测量。因此，由于网络分析仪的瞬态行为，S22不代表实际输出匹配。20dB负载/焊盘通过网络分析仪校准进行补偿，以包括其影响。

PA的噪声系数（参见测试结果H）：表征PA引起的总热噪声功率。

噪声功率测量（见测试结果I）：表征宽频率范围内的噪声功率发射。

谐波测量（见测试结果J）

PIN 与 PIN 与 POUT 测量以及 PIN 与 ICC 测量（参见测试结果 K）

 

频率偏移	发射功率
±550kHz	-20分贝
|M - N |= 2	-20分贝
|M - N |> = 3	-40分贝

 

MAX2240 PA性能评测

总体测试条件：

所有测试均在室温下进行。

调制类型：蓝牙，GFSK，频率偏差为0.5BT和175kHz。

工作台设置框图

图1.用于输出功率、输出频谱以及谐波和 P1db 测量的台架设置。

图2.用于光谱飞溅测量的工作台设置。

图3.用于小信号 S 参数测量的台架设置。

图4.用于噪声系数测量的工作台设置。

审核编辑：郭婷