探索MAX9986评估套件：助力基站下变频混频器评估

在电子工程领域，对于基站下变频混频器的评估是一项关键工作。MAX9986评估套件（EV kit）为评估MAX9986 815MHz至995MHz基站下变频混频器提供了便捷的解决方案。接下来，我们将深入了解这个评估套件的相关内容。

文件下载：MAX9986EVKIT.pdf

套件概述

MAX9986评估套件在工厂完成了全面组装和测试，其输入和输出端口配备标准的50Ω SMA连接器，方便在测试台上进行快速评估。该文档涵盖了评估设备所需的测试设备列表、验证功能的测试程序、EV套件电路描述、电路原理图、套件的物料清单（BOM）以及PC板各层的设计图。

套件特点

性能参数

• 频率范围：支持815MHz至995MHz的RF频率、960MHz至1180MHz的LO频率以及50MHz至250MHz的IF频率，能满足多种应用场景的需求。
• 增益与噪声：具备10dB的转换增益、23.6dBm的IIP3和9.3dB的噪声系数，为信号处理提供了良好的性能基础。
• LO特性：集成LO缓冲器，有开关可选（SPDT）的两个LO输入，LO驱动范围为 -3dBm至 +3dBm，且LO1至LO2的隔离度达到49dB。

硬件设计

• 组装与测试：套件在出厂时已完成组装和测试，节省了工程师的时间和精力。
• 接口设计：输入和输出端口采用50Ω SMA连接器，便于连接测试设备；使用4:1巴伦实现单端IF输出，方便进行测试评估。

订购信息

MAX9986EVKIT的温度范围为 -40°C至 +85°C，采用20引脚的Thin QFN - EP封装。

组件列表

套件包含多种电容、电感、电阻、变压器、测试点和有源混频器IC等组件。例如，C1为10pF ±5%的50V C0G陶瓷电容，L1和L2为330nH ±5%的绕线电感，U1为Maxim MAX9986ETP有源混频器IC。这些组件相互配合，共同实现了评估套件的功能。

快速启动与测试

测试设备

为了验证MAX9986的操作，需要以下测试设备：

• 一个能够提供 +5.0V和300mA的直流电源。
• 三个能够在700MHz至1500MHz频率范围内提供10dBm输出功率的RF信号发生器（如HP 8648）。
• 一个频率范围至少为100kHz至3GHz的RF频谱分析仪（如HP 8561E）。
• 一个RF功率计（如HP 437B）和一个功率传感器（如HP 8482A）。

连接与设置

在进行测试时，要注意防止因驱动高VSWR负载而损坏输出。具体步骤如下：

1. 校准功率计至910MHz，选择额定功率至少为 +20dBm的功率传感器，必要时使用衰减垫保护功率头。
2. 在三个RF信号发生器的SMA电缆的DUT端连接3dB衰减垫，以改善VSWR并减少失配误差。
3. 使用功率计设置RF信号发生器：RF信号源在910MHz时为 -5dBm进入DUT（3dB衰减垫前约为 -2dBm）；LO1信号源在1070MHz时为0dBm进入DUT（3dB衰减垫前约为3dBm）；LO2信号源在1069MHz时为0dBm进入DUT（3dB衰减垫前约为3dBm）。
4. 禁用信号发生器输出。
5. 将RF源（带衰减垫）连接到RFIN。
6. 将LO1和LO2信号源分别连接到EV套件的LO1和LO2输入。
7. 测量将连接到IFOUT的3dB衰减垫和电缆的损耗，在160MHz（IF频率）下进行测试，并在所有输出功率/增益计算中使用该损耗作为偏移量。
8. 将3dB衰减垫连接到EV套件的IFOUT连接器，并将电缆从衰减垫连接到频谱分析仪。
9. 设置直流电源为 +5.0V，如有可能设置电流限制约为300mA。禁用输出电压，将电源连接到EV套件（如有需要，通过电流表连接），启用电源，重新调整电源以使EV套件处达到 +5.0V。
10. 通过将LOSEL（TP3）连接到GND选择LO1。
11. 启用LO和RF源。

混频器测试

调整频谱分析仪的中心和跨度，观察160MHz处的IF输出音调，其电平应约为 +2.0dBm（10dB转换增益，3dB衰减垫损耗）。159MHz处也有一个音调，这是由于施加到LO2的LO信号引起的，160MHz和159MHz信号之间的抑制量即为LO开关隔离度。如果需要更高的精度，可以使用功率计测量绝对单音功率电平。断开LOSEL的接地连接，由于板上的上拉电阻，它会被拉高，从而选择LO2，此时159MHz信号会增加，而160MHz信号会减少。如果需要，还可以使用合路器或混合器重新配置测试设置，在RFIN处施加两个RF信号进行双音IP3测量，并将未使用的LO输入端接50Ω负载。

详细电路分析

电源去耦电容

C2、C7、C8和C11为82pF的电源去耦电容，用于过滤高频噪声；C3、C6和C9为0.01µF的较大电容，用于过滤电源上的低频噪声。

直流阻断电容

MAX9986在RF和LO输入处有内部巴伦，这些输入在直流时几乎为0Ω电阻，因此使用C1、C10和C12直流阻断电容防止任何外部偏置直接接地。

LO偏置和IF偏置

集成IF放大器和LO缓冲器的偏置电流分别由电阻R1（953Ω ±1%）和R2（619Ω ±1%）设置。这些值在工厂测试时经过精心选择，以实现最佳线性度和最小电源电流。通过增加R1和R2的值可以降低直流电流，但设备性能会有所下降。

限流电阻

电阻R3用于电源的限流，通常耗散60mW功率。

抽头网络

电容C5有助于终止二阶互调产物。

LEXT

30nH的绕线电感L3可改善LO - IF和RF - IF隔离度。如果隔离度不是关键因素，该引脚可以接地。

IF±

MAX9986采用差分IF输出以提高IP2系统性能。EV套件使用4:1巴伦将200Ω差分输出阻抗转换为50Ω单端输出，便于在测试台上进行评估。电感L1和L2为IF输出放大器提供直流偏置，C13和C14用于电源滤波，R3用于限流。由于差分IF输出阻抗相对较高（200Ω），它们更容易受到组件寄生效应的影响，因此通常可以减轻大型组件正下方的接地平面，以减少相关的并联电容寄生效应。

LOSEL

EV套件包含一个47kΩ的上拉电阻，便于选择LO端口。在TP3处接地选择LO1，TP3悬空选择LO2。如果要从外部源驱动TP3，需遵循MAX9986设备数据表中规定的限制。在没有 +5V电源电压的情况下，不应将逻辑电压应用于LOSEL，否则可能导致片上ESD二极管导通并损坏设备。

布局考虑

MAX9986评估板可以作为电路板布局的参考。在布局时，要特别注意热设计和组件与IC的紧密放置。MAX9986封装的暴露焊盘（EP）可传导设备热量，并提供与接地平面的低阻抗电气连接，必须通过低热阻和低电阻的接触将EP连接到PC板接地平面。理想情况下，将封装背面直接焊接到PC板的顶部金属接地平面；也可以使用EP正下方的镀通孔阵列将EP连接到内部或底部接地平面。此外，根据接地平面间距，IF路径中的大型表面贴装焊盘下方可能需要减轻接地平面，以减少寄生并联电容，同时布局应尽量减少L1、L2和L3之间的耦合。

套件修改

频率调整

RF和LO输入为宽带匹配，因此在815MHz至995MHz的RF范围（960MHz至1180MHz的LO范围）内无需修改电路。对于不同的IF频率，可以通过按频率缩放IF上拉电感的值来进行重新调谐。IF输出看起来像200Ω差分电阻与电容并联，总电容约为2pF，可通过偏置电感L1和L2在感兴趣的频率下谐振。可以使用公式 (f_{IF }=frac{1}{2 pi sqrt{LC}}) 来确定电感值。IF输出在约200MHz时进行了调谐，因此使用330nH的电感。对于较低的IF频率，除非不可避免，否则应在较大封装尺寸的代价下保持组件的Q值。

电流调整

可以通过增加R1和R2的值来降低设备的直流电流，但会导致性能下降。将R1设置为953Ω，R2设置为619Ω时，IF和LO电流分别为130mA和71mA，其他电路还会使用约21mA的电流且无法降低。将R1和R2的值加倍可将可调电流减半，但增益和IP3分别会下降约0.3dB和2.5dB，其他一些性能值也会因电流降低而有所变化。由于设备的线性度是IF放大器和混频器级联性能的结果，因此需要仔细选择R1和R2的正确组合，以在最低期望电流下实现最高的IP3。

组件供应商

套件中的组件来自多个供应商，如Coilcraft、Digi - Key、Johnson、Mini - Circuits和Murata等。在联系这些组件供应商时，需表明正在使用MAX9986。

总之，MAX9986评估套件为工程师提供了一个全面、便捷的平台，用于评估MAX9986基站下变频混频器。通过合理使用该套件，并根据实际需求进行适当的修改和调整，工程师可以更好地了解和应用这款混频器。你在使用类似评估套件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。