500mW PHS发射器通过边缘控制满足瞬态频谱要求

如果不控制控制信号的转换时间，500mW PHS基站的输出频谱就无法满足要求。使用MAX2510时，只需增加一个简单的电路，以确保在开/关瞬变期间输出频谱干净。

介绍

MAX2510为高度集成的IF收发器，适用于数字无线应用。这是PHS基站应用的理想部分。目前，MAX2510已设计用于中国的20mW和200mW PHS基站。然而，当MAX2510用于500mW输出功率PHS基站应用时，系统表征发现频谱再增长不符合频谱质量规范。发现这种无法满足频谱要求的原因是高功率输出和发射门控制信号的陡峭上升沿。

本文档介绍了通过在发射门信号上增加斜率控制来减少频谱再增长的设计权衡和仿真。

设计目标

500mW PHS基站规范要求杂散发射为800nW、250nW、2.5mW，中心频率分别为600kHz、900kHz和带外。杂散能量在30kHz带宽内测量。PHS基站输出功率额定值有三种类型：20mW、200mW和500mW。这些输出功率电平是在300kHz带宽内测量的。

表1列出了不同输出功率PHS基站的要求。

表1
 

 

抵消 频率	输出 功率->杂散发射	20毫瓦	200毫瓦	500毫瓦
600kHz 偏移	800nW	34分贝	44分贝	48分贝
900kHz 偏移	250nW	39分贝	49分贝	53分贝
带外	2.5μW	29分贝	39分贝	43分贝

 

设计方法和仿真

为了满足上述频谱再生长要求，我们需要仔细设计一个针对TX栅极信号的模拟斜率控制电路。输出功率由逻辑电平信号控制，电源斜坡上升和下降持续时间限制在13μs以内。

我们使用标准PHS源和控制信号，具有不同的边缘转换时间和形状。

情况#1：线性边缘形状，逻辑控制信号用于门控PA的打开和关闭。

图1.

红色光谱是标准（输入）PHS频谱，蓝色迹线是控制信号转换期间的PHS信号。

基于该仿真可以看出，600kHz和900kHz偏移中的频谱分别为-45dBc和-48dBc，无法满足500mW PHS基站的要求。因此，我们需要研究一种更复杂的TX门信号斜率控制电路。

情况#2：具有余弦边缘形状的TX门控制信号。

图2.

基于这些仿真结果，我们发现600kHz和900kHz偏移处的频谱分别为-77dBc和-94dBc，符合PHS要求。可以添加一个控制电路来产生一个信号，该信号产生类似于余弦的边沿转换。

设计实施

至少有两种方法可以实现所需的控制信号效果：

1. 基带数字整形：

我们可以以数字方式创建所需的余弦形状。如果假设数据每微秒更新一次，则需要 13 个数据点来创建此曲线。使用8位DAC（数模转换器），假设范围为1V，最小电压阶跃约为~4mV。

在基带处理器中创建 13 x 8 查找表并将其存储在内存中。有两种方法可以创建所需的转换查找表：一种方法是简单地计算时域中的余弦值。另一种方法是观察RF输出频谱并调整数据，直到满足杂散发射要求。下图显示了此控件的体系结构：

图3.

2. 基带模拟整形：

基带处理器在创建所需控制信号方面具有很大的灵活性，但数字方法需要修改基带电路，并且会占用一些基带资源。

使用低通滤波器可以平滑从基带处理器发送的控制信号，从而获得所需的结果。

经过设计和优化，得到了以下电路：

图4.

根据该仿真，600kHz和900kHz偏移的频谱分别为-83dBc和-92dBc，符合要求。

添加此电路后，架构如下所示：

图5.

根据仿真结果，通过在PA使能控制信号上增加一个简单的边缘整形电路，500mW PHS基站将满足杂散发射的要求。

审核编辑：郭婷