變頻無線發(fā)射機系統(tǒng)電路設計詳解 —電路圖天天讀（188）

　　電路為寬帶直接變頻發(fā)射機模擬部分的完整實施方案（模擬基帶輸入、RF輸出）。通過使用鎖相環(huán)（PLL）和寬帶集成電壓控制振蕩器（VCO），本電路支持500MHz至4.4GHz范圍內的RF頻率。PLL中的本振（LO）執(zhí)行諧波濾波，確保提供出色的正交精度、邊帶抑制和低誤差矢量幅度（EVM）。低噪聲、低壓差調節(jié)器（LDO）確保電源管理方案對相位噪聲和EVM沒有不利影響。這種器件組合可以提供500MHz至4.4GHz頻率范圍內業(yè)界領先的直接變頻發(fā)射機性能。

　　圖1：直接變頻發(fā)射機（原理示意圖：未顯示所有連接和去耦）。

　　圖2:CN-0285直接變頻發(fā)射機評估板。

　　電路描述

　　圖1所示電路使用完全集成的小數N分頻PLL ICADF4351和寬帶發(fā)射調制器ADL5375.ADF4351向發(fā)射正交調制器ADL5375提供LO信號，后者將模擬I/Q信號上變頻為RF信號。兩個器件共同提供寬帶基帶I/Q至RF發(fā)射解決方案。ADF4351采用超低噪聲3.3VADP150調節(jié)器供電，以實現(xiàn)最佳LO相位噪聲性能。 ADL5375則采用5VADP3334LDO供電。ADP150 LDO的輸出電壓噪聲僅為9μVrms，有助于優(yōu)化VCO相位噪聲并減少VCO推壓的影響（等效于電源抑制）。

　　需要對ADF4351 RF輸出進行濾波，以衰減諧波水平，使ADL5375正交產生模塊的誤差最小。依據測量和仿真得知，奇次諧波對正交誤差的貢獻大于偶次諧波；如果將奇次諧波衰減至？30dBc以下，則可以實現(xiàn)？40dBc或更好的邊帶抑制性能。ADF4351數據手冊給出了其二次諧波（2H）和三次諧波（3H）水平，如表 1所示。為使三次諧波低于-30dBc，大約需要衰減20dB.

　　表1:ADF4351 RF輸出諧波水平（未經濾波）。

　　本電路提供四種不同的濾波器選項，以適應四個不同的頻段。這些濾波器設計采用100Ω差分輸入（ADF4351 RF輸出經適當匹配）以及50Ω差分輸出（ADL5375 LOIN差分阻抗）。并采用切比雪夫響應，以獲得最佳濾波器滾降，但通道紋波會增多。濾波器原理圖如圖3所示。這種拓撲結構十分靈活，既可以使用全差分濾波器，使器件數量最少，也可以對各路輸出使用一個單端濾波器，或者綜合運用以上二者。我們發(fā)現(xiàn)，對于較高頻率（》2GHz），兩個單端濾波器的串聯(lián)電感值是全差分濾波器電感值的兩倍，因而器件寄生效應的影響得以減小，可提供最佳性能。對于較低頻率（《2GHz），全差分濾波器足以滿足需要。

　　圖3:ADF4351 RF輸出濾波器原理圖。

　　ADF4351輸出匹配包括ZBIAS上拉電阻，電源節(jié)點的去耦電容也起到一定的作用。為實現(xiàn)寬帶匹配，建議使用阻性負載（ZBIAS=50Ω），或者將一個阻性負載與ZBIAS的電抗性負載并聯(lián)。后者提供的輸出功率稍高，具體取決于所選的電感。