MAX2721直流上变频器最大限度地减少了芯片数量，非常适合宽带应用

本文介绍用于宽带发送器的MAX2721。描述了2.3GHz的WCDMA应用。在2.4GHz下直接转换很困难，因为I/Q幅度和相位匹配必须非常好。MAX2721通常具有±0.2dB和±1度匹配、31dB载波抑制、35dB边带抑制和32dB增益控制范围。驱动放大器提供+12.5dBm和1dB压缩点。性能摘要显示，在 6MHz 频率下，WCDMA 应用中的 EVM 为 6.2300%。

介绍

无线行业正面临着提高数据速率和信道容量的需求，以提供高质量的多媒体性能服务。这些系统通常需要扩频技术，例如根据IEEE® 2.4b，在802.11GHz频段的无线LAN应用中对直接序列扩频（DSSS）系统进行更高速率扩展。第三代系统，如3GPP和无线本地环路（WLL），也采用WCDMA（宽带码分多址）调制方案，分别以5MHz和10MHz信道间隔工作。

MAX2721直接上变频正交调制器IC专门设计用于简化2.4MHz频段的宽带发送器设计。与基于中频的发送器架构相比，它降低了系统成本，因为省去了中频振荡器和频率合成器。在本应用笔记中，针对工作频率为2.3GHz的完整直接上变频器WCDMA发送器（用于WLL应用）的系统性能进行了表征，展示了一种新型、简单、优雅的中频发送器替代方案。有关用于表征的变送器框图，请参见图1。

图1.MAX2721直接变频发送器框图

宽带发射机的要求和问题

MAX2721 I/Q输入端口的额定带宽为-1dB，带宽为20MHz，阻抗为1kΩ。实验确定-1dB输入带宽在44Ω时为300MHz，在250Ω时为50MHz。因此，MAX2721足以适应任何需要如此宽基带带宽的新无线标准。

2.4GHz频段的直接变频调制给RF IC设计人员带来了一些设计挑战，特别是LO信号所需的I/Q幅度和相位平衡以及正交精度。传统上，正交调制器的工作在低于300MHz的IF频率。在更高的工作频率下，幅度和相位匹配变得更加难以实现。由于正交LO生成不足和/或幅度不平衡以及2.4GHz时的直流偏移，可能会出现边带和载波抑制不足。矢量幅度和相位精度最好通过误差矢量幅度（EVM）测量来表征。假设来自DSP的调制I/Q信号具有最小的幅度/相位误差和直流失调，MAX2721的增益和相位不平衡通常分别为±0.2dB和±1.0度，能够实现31dB的载波抑制和35dB的边带抑制。

另一个主要关注的问题是VCO注入通过功率放大器（PA）的强信号电平拉动发射频率合成器。以VCO调谐频率为中心的PA输出的高功率调制波形通过传导或辐射泄漏回VCO。设计人员必须极其关注PCB布局和屏蔽技术，以便在PA和VCO之间提供足够的隔离。MAX2721具有片内LO倍增器，可减少这种注入牵引现象。为了进一步增强导通隔离，采用MAX2472 VCO缓冲器。MAX2472在2.4GHz时的典型反向隔离为26dB。

MAX2721通常具有32dB的可变功率控制范围。这对于IEEE 802.11b应用来说已经足够了，并且无需在发射器阵容中增加可变增益放大器。WLL 应用的额外功率控制范围可通过 PIN 二极管衰减器和可变增益 PA 来实现，以提高功率放大器效率。在图1所示的PA电路中，PHEMT器件上的栅极和漏极电压均不同，以提供可变增益，同时在低功耗运行时降低漏极电流。MAX2721还包括一个驱动放大器，压缩点为+1.12dBm。根据调制波形的峰均比，该驱动放大器可提供足够的线性功率，以便与无线行业的各种功率放大器接口。变送器的性能总结如表5所示。

表 1.性能摘要
 

 

输出频率	2300兆赫
调制	世界环境与发展协会
I/Q 芯片速率	4.096Mcps， α = 0.22 （HP-E4433B）
输入 I/Q 电平	200mVP-P
最大功率输出	+21分贝
咨商地位	-38dBc （集成在 4.9MHz 带宽上，P外= +21.8分贝）
EVM	6.6% （典型值）
载波抑制	30分贝
功率控制范围	25dB（65dB，带PIN衰减器和可变增益PA）
LO 输入频率	1150兆赫（fO/2)
LO 输入电平	-13分贝
锁相环频率合成器步长	125千赫
锁相环调谐速度	2ms 至 ±1kHz 的最终频率
直流电源电压	+3.6V和+5.0V用于PA

 

ACPR测量和EVM测量分别参见

图2

和

图3

。LO PLL的合成频率为1150MHz。LO倍增器使能，VGA调谐电压设定为+2.5V。在4.9MHz带宽上测得的ACPR集成小于-38dBc。双工器的天线端口记录的信道功率为+21.8dBm。EVM 记录为 5.9%（最小值）、6.6% RMS（典型值）和 7.9% RMS（最大值）。

图2.天线端口的发射机频谱显示。

图3.天线端口上的发射器星座和 EVM 显示。

结论

MAX2721非常适合2.4GHz频段的宽带发送器应用。该器件具有宽基带带宽、集成LO倍增器、可变增益放大器和高线性驱动放大器，具有无限潜力，可用作基本构建模块，非常适合低成本发射器应用。2.3GHz 的测试数据证明了其在 WCDMA 场景中的出色 EVM 和 ACPR 性能。

审核编辑：郭婷