900MHz全雙工無線發(fā)射器參考設(shè)計(jì)
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該參考設(shè)計(jì)利用MAX2902單芯片發(fā)送器構(gòu)建900MHz全雙工發(fā)射器，MAX2902專為868MHz至915MHz波段的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，符合FCC CFR47第15.247章節(jié)關(guān)于902MHz至928MHz ISM波段的規(guī)范。當(dāng)VCC = 2.9V、ICC = 170mA時(shí)，該參考設(shè)計(jì)能夠輸出大于+19dBm的功率；當(dāng)VCC = 3.3V、ICC = 190mA時(shí)，能夠輸出大于+20dBm的功率，并且在VSWR為10:1 (全角)時(shí)，能夠提供14dB的CNR (1.22Mbps BPSK)。
圖1. 參考設(shè)計(jì)板采用MAX2902單芯片發(fā)送器，設(shè)計(jì)工作在868MHz至915MHz波段。器件完全符合FCC CFR47第15.247章節(jié)關(guān)于902MHz至928MHz ISM波段的規(guī)范。
圖2. MAX2902 900MHz BPSK發(fā)送器參考設(shè)計(jì)框圖，
本文給出了特性報(bào)告(v1b)、方框圖和接口連接，為減少來自PA的耦合，Tx IC的VCO、TCXO采用獨(dú)立的LDO供電。LDO的第二路輸出為合成器和Tx IC (PA除外)供電，發(fā)送器的PA直接由系統(tǒng)電源(VCC_MAIN) 供電。此外，VSWR為8:1時(shí)，PA要求在滿足20% EVM的條件下輸出功率大于18dBm。這個(gè)40MHz的WLAN TCXO用來作為一個(gè)臨時(shí)替代品，原設(shè)計(jì)為16.36MHz GPS基準(zhǔn)。PLL能夠接受1MHz至50MHz范圍的任何參考時(shí)鐘頻率。客戶應(yīng)根據(jù)成本和對調(diào)制前載波的相位噪聲容限選擇合適的TCXO。
| 實(shí)驗(yàn)室測試 |
系統(tǒng)性能總結(jié)
測量在以下條件下進(jìn)行：測試ANT RF SMA，VCC = 3.3V、TA = +25°C、REF-OSC頻率 = 40MHz、PLL鎖定在900MHz、LDOEN = 高電平、CSB = 高電平、SCLK = DIN = 低電平、2.5VP-P 1.0Mbps PN碼流(未濾波)作用在BPSK輸入，必要時(shí)會提供附加說明。
Parameter | Conditions and Comments | Target | Measured | Units | ||
Supply Current | Shutdown mode (LDOEN = LOW), VCC = 4.5V (worst case) | 1.7 | µA | |||
For +17.5dBm at LPF output (VASK = 2.1) | 141 | 104 | mA | |||
Tuning Range | Range of VCO, freq determined by PLL | 902 to 928 | 902 to 928 | MHz | ||
LO Integrated Phase Error | In 2MHz BW of demodulator, no modulation | 1.6 | °RMS | |||
Phase EVM | EVM contribution from the above RMS phase error | 2.8 | % | |||
Magnitude EVM | No modulation | 0.2 | % | |||
1.0Mbps PN sequence BPSK modulation | 13 to 14 | % | ||||
Full-Power EVM | VASK = 2.1V, 8:1 VSWR (worst-case angle) | VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 106mA (50Ω pwr = +16.9dBm) | 20 | 40.2 | % | |
VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 114mA (50Ω pwr = +19.2dBm) | 20 | 43.6 | ||||
VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 138mA (50Ω pwr = +20.6dBm) | 20 | 53.3 | ||||
VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 299mA (50Ω pwr = +21.3dBm) | 20 | 30.1 | ||||
Output Power | 50Ω load, 1.0Mbps BPSK modulation | VASK = 2.1V | VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 103mA | 16.9 | dBm | |
VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 133mA | 17.5 | 19.2 | ||||
VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 141mA | 20.6 | |||||
VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 145mA | 21.3 | |||||
VASK = 1.7V | VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 103mA | 16.7 | ||||
VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 108mA | 18.2 | |||||
VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 112mA | 19.0 | |||||
VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 114mA | 19.4 | |||||
VASK = 1.6V | VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 95mA | 16.2 | ||||
VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 99mA | 17.2 | |||||
VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 102mA | 17.8 | |||||
VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 104mA | 18.1 | |||||
Reference Spurs | fCOMP = 2MHz, worst-case condition: VCC = 4.5V, +21.3dBm output power | -41 | -42 | dBm/MHz | ||
Output Harmonics | 2nd harmonic levels, at LPF output (limit is -27dBm/MHz in nonrestricted bands) | -30 | -42 | dBm/MHz | ||
3rd harmonic levels, at LPF output (limit is -41dBm/MHz in restricted bands) | -49 | -54 | ||||
圖3. 輸出功率和電源電流在不同工作電壓情況下與PA增益(VASK)的對應(yīng)關(guān)系
注意：該參考設(shè)計(jì)在Tx輸出端使用了一個(gè)900MHz的BPF (約0.6dB IL)。參考設(shè)計(jì)和評估板PA端能夠提供幾乎相同的輸出功率。
滿功率輸出時(shí)，參考設(shè)計(jì)的電源電流低于10mA，高于評估板的電流，原因是增大了PA的偏置從而降低VCO牽引。
圖4. 輸出功率和EVM在不同VSWR情況下與PA增益(VASK)的對應(yīng)關(guān)系
推薦工作點(diǎn)反映了在最大VSWR (最差工作條件)下，EVM保持在低于20%時(shí)的VASK值。
參考設(shè)計(jì)能夠在相同EVM條件下提供更高的標(biāo)稱輸出功率。
圖5. 輸出功率和EVM在不同VSWR下與VCC的對應(yīng)關(guān)系
本設(shè)計(jì)中，VASK按照系統(tǒng)可以允許的最差VSWR進(jìn)行優(yōu)化。減小VASK，POUT下降，但VSWR增大時(shí)能夠保持EVM。按照以下VASK設(shè)置使EVM限制在20%以內(nèi)：
設(shè)計(jì)為1:1 VSWR下容許電壓 ≥ 2.1V
設(shè)計(jì)為4:1 VSWR下容許電壓 ≥ 1.7V
設(shè)計(jì)為8:1 VSWR下容許電壓 ≥ 1.6V
詳細(xì)說明
MAX2902是專為868MHz至915MHz波段設(shè)計(jì)的單芯片發(fā)送器，符合FCC CFR47第15.247章節(jié)關(guān)于902MHz至928MHz ISM波段的規(guī)范。
發(fā)送器IC具有極高集成度，大大減少了外部元件的數(shù)量。器件集成了發(fā)送調(diào)制器、功率放大器、RF VCO、8通道頻率合成器以及基帶PN碼流低通濾波器。通過對BPSK調(diào)制信號濾波，降低了雜散信號的輻射，在美國ISM波段內(nèi)能夠獲得8個(gè)獨(dú)立的發(fā)送信道。為BPSK、ASK和OOK擴(kuò)頻提供輸入；通過直接調(diào)制VCO可以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻(FM)。該器件適用于配合外部差分天線工作。
本參考設(shè)計(jì)中，MAX2902作為發(fā)送IC工作在900MHz頻段，通過National Semiconductor的LMX2353 N分?jǐn)?shù)PLL控制。
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