深入解析MAX9987/MAX9988 LO缓冲器/分配器

一、引言

在无线通信系统的设计中，本振（LO）缓冲器/分配器起着至关重要的作用。它们为高线性无源混频器的LO输入提供必要的高输出功率，同时具备良好的隔离性能，防止LO牵引现象的发生。今天，我们就来深入了解一下Maxim公司的MAX9987和MAX9988这两款LO缓冲器/分配器。

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二、产品概述

2.1 产品集成结构

MAX9987和MAX9988内部都集成了一个无源两路功率分配器，以及高隔离的输入和输出缓冲放大器。这种集成设计使得它们能够为高线性无源混频器的LO输入提供 +14dBm至 +20dBm的高输出功率，同时具有40dB的反向隔离度，有效防止LO牵引。

2.2 频段匹配

MAX9987针对蜂窝/GSM频段进行了内部匹配，而MAX9988则针对DCS/PCS/UMTS频段进行匹配，满足不同频段的应用需求。

2.3 输出功率特性

典型应用电路可提供标称 +17dBm的输出功率，且在电源、温度和输入功率变化时，输出功率变化范围控制在 ±1dB以内。通过两个可选电阻，输出功率可以在 +14dBm至 +20dBm之间精确设置。

2.4 隔离特性

这两款器件的输出端口之间隔离度超过30dB，有助于减少分支间的耦合。

2.5 封装形式

它们采用5mm × 5mm的20引脚薄型QFN封装，带有裸露焊盘，有利于散热和电气连接。

三、产品特性亮点

3.1 输出功率稳定性

±1dB的输出功率变化，确保了在不同工作条件下输出功率的稳定性，为系统设计提供了可靠的保障。

3.2 可调输出功率

+14dBm至 +20dBm的可调输出功率范围，能够满足不同应用场景对功率的需求，增加了产品的灵活性。

3.3 两路功率分配

实现了两路功率分配功能，可同时为多个负载提供信号。

3.4 高隔离度

40dB的反向隔离和超过30dB的输出 - 输出隔离，有效防止信号干扰和牵引，提高了系统的稳定性。

3.5 低输出噪声

在 +17dBm输出功率时，输出噪声低至 -170dBc/Hz，减少了噪声对系统性能的影响。

3.6 低功耗

在 +17dBm输出功率时，电源电流为160mA，具有较好的功耗性能。

3.7 隔离的PLL输出

提供 +3dBm的隔离PLL输出，方便与其他电路进行连接。

四、应用领域

• 基站应用：适用于蜂窝/GSM/DCS/PCS/UMTS基站的Tx/Rx LO驱动，以及基站主通道和分集通道。
• 接收机应用：可用于相干接收机，提高接收性能。
• 无线通信：在ISM无线局域网、无线本地环路、本地多点分配服务和点对点系统等领域也有广泛应用。

五、电气特性

5.1 绝对最大额定值

了解这些额定值对于正确使用器件至关重要，超过这些值可能会导致器件永久性损坏。例如，VCC1、VCC2、VCC3、OUT1、OUT2、REF到GND的源/灌电流最大为5mA；RF输入功率最大为 +20dBm等。

5.2 DC电气特性

不同的功率设置下，电源电流会有所不同。以MAX9987为例，低功率设置时电源电流为110mA，标称功率设置时为139 - 171mA，高功率设置时为221mA。

5.3 AC电气特性

• 工作频率：MAX9987的工作频率范围为700MHz - 1100MHz，MAX9988为1500MHz - 2200MHz。
• 输出功率：不同功率设置下，输出功率有所差异。例如，MAX9987在低功率设置且输入功率为 +4dBm时，输出功率为14.3dBm；标称功率设置且输入功率在 +4dBm - +10dBm之间时，输出功率为17.3 ±0.8dBm。
• 输入和输出VSWR：输入VSWR典型值为1.2:1（MAX9987）和1.5:1（MAX9988），输出VSWR典型值为1.7:1（MAX9987）和1.4:1（MAX9988）。
• 输出噪声功率密度：在VCC = 5.0V，±100MHz偏移时，输出噪声功率密度为 -152dBm/Hz。
• 隔离度：不同端口之间的隔离度表现良好，如OUT1到OUT2的隔离度在VCC = 5.0V、标称功率设置时，MAX9987为45dB，MAX9988为33dB。

六、详细工作原理

6.1 输入放大器

在无源分配器之前有一个单低噪声输入放大器，它提供增益和隔离。该放大器的压缩输出功率由偏置设置电阻R1或R4控制。输入内部匹配到50Ω，典型VSWR在所有工作条件下不超过2:1，输入需要提供直流阻塞电容。

6.2 PLL放大器和输出

从输入放大器的输出端取出一小部分功率，通过一个高隔离缓冲器驱动PLL输出，输出功率预设为 +3dBm。如果不需要PLL输出，可以通过移除R3来禁用，这样可以节省12mA的电源电流。

6.3 无源两路分配器

输入放大器驱动集成的功率分配器，各级之间的阻抗匹配都在芯片内部完成，无需外部调谐元件。

6.4 驱动放大器和输出

输出放大器与输入放大器类似，但偏置更高以提供更大的输出功率。例如，MAX9987在输入功率为 +10dBm时，两个输出端都能提供 +20dBm的功率。两个RF输出都内部匹配到50Ω，典型VSWR限制为2:1，输出需要提供直流阻塞电容。

七、应用信息

7.1 输入和输出匹配

输入和输出匹配都在芯片内部完成，无需外部匹配电路。输入和输出使用约47pF（低频段）或22pF（高频段）的直流阻塞电容。由于芯片内部是宽带匹配的，调整外部元件值可以针对特定频段优化性能。

7.2 输入驱动电平

MAX9987在输出 +17dBm时，典型输入驱动电平为 +7dBm；输出 +20dBm时，典型输入驱动电平为 +10dBm。MAX9988的输入电平略高。典型的VCO自身无法提供足够的驱动，通常在VCO后接一个约 +3dB的衰减器，再接一个低噪声增益模块，以确保VCO能在不被负载牵引的情况下驱动MAX9987/MAX9988的输入。

7.3 输出驱动电平

MAX9987/MAX9988的标称输出驱动电平为 +17dBm ±1dB。通过使用表1中列出的偏置设置电阻值，可以将输出功率设置在 +14dBm至 +20dBm之间。

7.4 布局考虑

在设计PCB时，要确保RF信号线尽可能短，以减少损耗、辐射和电感。将接地引脚直接连接到封装下方的裸露焊盘，并通过多个过孔将焊盘连接到电路板的接地平面，以提供最佳的RF/热传导路径。

八、总结

MAX9987和MAX9988 LO缓冲器/分配器以其高输出功率、良好的隔离性能、可调的输出功率以及低噪声等特性，在无线通信系统中具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以根据具体的应用需求，合理选择和使用这两款器件，同时注意布局和匹配等方面的问题，以实现系统的最佳性能。各位工程师在实际应用中，是否遇到过类似器件的使用问题呢？欢迎分享交流。