CN0144: 1/2にデバイドされたLOを用いた、ブロードバンド、低誤差のベクトル・マグニチュード(EVM)ダイレクト・コンバージョン・トランスミッタ

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回路の説明

回路集(PDF版), 11/2010 (pdf, 198 kB)
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"Z"が付いている製品は、RoHS準拠品です。
この実用回路を評価するには、以下の評価ボードを用いて動作確認をすることをお薦めします。
  • ADL5385-EVALZ ($ 99.00) ADL5385 evaluation board used to evaluate this circuit. Please see "Circuit Evaluation & Test" section for connection information.
  • EVAL-ADF4350EB1Z ($ 175.00) ADF4350 evaluation board used to evaluate this circuit. Please see "Circuit Evaluation & Test" section for set up information.
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デバイスドライバ
Software, such as C code and/or FPGA code, used to communicate with a component's digital interface.
FPGA HDL

評価および設計サポート

設計と総合ファイル -回路図、BOMおよびレイアウト・ファイルなどのハードウエア設計ファイル

CN0144設計ファイル

回路の機能とその利点

この回路は、ブロードバンドのダイレクト・コンバージョン・トランスミッタにおけるアナログ部(アナログ・ベースバンド入力、アナログRF出力)に導入可能な完結回路です。広帯域(ブロードバンド)の電圧制御発振器(VCO)が内蔵されたPLLを使用して、68.75 MHz~2.2 GHzのRF周波数がサポートされています。一倍にデバイドされたLO段を使ったモジュレータ(CN-0134で説明されている)回路と違って、LOでの高調波フィルタリングは不要です。

的確な性能を実現するためには、モジュレータのLO入力が差動でドライブされることが必要となります。ADF4350 は、差動のRF出力を提供しますので、適切な組み合わせとなります。このPLLとモジュレータのインターフェースは、全てのI/Qモジュレータと2倍のLOベースの位相スプリッタを携えたI/Qデモジュレータに適応可能です。低ノイズのLDOの使用は、そのパワーマネージメント・スキームが位相ノイズとEVMに悪影響を与えないことを、確かにしています。このような部品の組み合わせによって、68.75 MHz~2.2 GHzの周波数範囲にわたる、最先端のダイレクト・コンバージョン・トランスミッタ性能を実現します。2.2GHz以上の周波数に関しては、CN-0134で説明しているように、一倍でデバイドしたモジュレータを使用することをお勧めします。

図1:ダイレクト・コンバージョン・トランスミッタの回路図(簡易回路図:全ての接続およびデカップリングは示されていません。)

回路説明

図1に示した回路は、フラクショナルNのPLLを完全集積化したADF4350と広帯域トランスミットモジュレータADL5385 を使っています。

ADF4350は、ADL5375トランスミット直交変調器用の局部発発振器(このLOはモジュレータRF出力周波数の2倍です)信号を提供しており、ADL5375変調器はアナログI/Q信号をRF信号にアップ・コンバートしています。これらを共に用いて、2つのデバイスは、広帯域ベースバンドI/Q信号をRFトランスミット信号に変換するソリューションを提供します。

ADF4350は、適切なLO位相ノイズ性能を得るため、超低ノイズの3.3VレギュレータADP150 を電源としています。ADL5375は5VのADP3334 、LDOを電源としています。ADP150(LDO)の出力電圧ノイズはわずか9μVrms(10Hz~100kHzの積分値)で、VCO位相ノイズの最適化を手助けし、VCOプッシングからの影響を低減します(等価的には電源電圧変動除去)。ADP150・LDOによるADF4350への電源設計についての詳細はCN-0147 を参照してください。

ADL5385は、直交LO信号を生成するために1:2 デバイダ・ブロックを使っています。直交精度は、入力されるLO信号のデューティ・サイクル精度(内部デバイダのフリップ・フロップのマッチングとともに)に依存します。立ち上がりと立ち下がり時間のアンバランスは、ADF4350のRF出力上に明確に偶数次の高調波の起因となります。モジュレータのLO入力を差動でドライブする際、偶数次高調波のキャンセルを実現すると、全体の直交信号生成を改善します。( ““ダブル・トランス構成を使用する場合のワイドバンドA/Dコンバータ、フロントエンド・デザイン考察”Rob ReederとRamya Ramachandran(アナログ・ダイアログ、40-07)、を参照してください。 Analog Dialogue, 40-07.)

サイドバンド抑圧比性能はモジュレータの直交精度に依存するため、LO入力ポートをシングルエンドでドライブするより差動でドライブしたほうが、より優れたサイドバンド抑圧比が実現します。VCOを内蔵した多くの競合PLL製品と比較した場合、ほとんどのデバイスはシングルエンド出力ですが、ADF4350は差動のRF出力を備えています。

ADF4350の出力はZBIASのプルアップを備えてマッチングがはかられており、電源ノードでは程よくデカップリグ・コンデンサが使われています。広帯域のマッチングを得るために、抵抗性負荷(ZBIAS=50Ω)またはZBIASとしてリアクティブ負荷を並列に備えた抵抗を使用することを推奨します。後者では、わずかに高い出力パワーが得られますが、これは使われるインダクタに依存します。1GHz以下の動作では、LOとして、19nHまたはそれ以上の値のインダクタを使う必要があります。この回路での測定結果は、ZBIAS=50Ωと+5dBmの出力パワー設定を使って行われました。50Ω抵抗を使ったこの設定では、フルバンドにわたる各出力では約0dBm、または差動では+3dBmとなります。ADL5385のLO入力ドライブ・レベルの仕様は-10dBm~+5dBmですので、電流をセーブしてADF4350の出力パワーを削減することが可能となります。

RF出力周波数スイープとサイドバンド抑圧比の測定結果が図2に示されています。このスイープでのテスト条件は以下の通りでした:ベースバンドI/Q振幅=1.4 Vp-p、500mVのDCバイアスを持った直交での差動サイン波、ベースバンドI/Q周波数(fBB)=1MHz、LO=2×RFOUTテスト・セットアップの簡易図が図3に示されています。標準のADL5385ボードでは差動のLO入力ドライブができないため、ADL5385評価用ボードを若干変更して使っています。

図2:サイドバンド抑圧比、RFOUTスイープ(68.75 MHz~2,200 MHz)
図3:サイドバンド抑圧比測定のセットアップ(簡易ダイアグラム)

この回路は、低ノイズを備えたADL5385信号生成器のドライブ(データシート内の測定で使われた結果)と比較した場合、同等のあるいはそれ以上のサイドバンド抑圧比性能を実現します。ADF4350の差動RF出力を使用することで偶数次の高調波キャンセルを行い、モジュレータの直交精度を改善します。このことは、サイドバンド抑圧比の性能とEVM(誤差ベクトル・マグニチュード)に影響を及ぼします。シングル・キャリアのW-CDMA合成EVMは、図1に示した回路で2%以上優れて測定されました。このソリューションは、このように、68.75MHz~2.2GHzの周波数において、低EVMブロ-ドバンド・ソリューションを提供します。2.2GHz以上の周波数に関しては、CN-0134で説明しているように、一倍でデバイドしたモジュレータ・ブロックを使うべきです。

この回路ノートに関する完全な設計サポート・パッケージはhttp://www.analog.com/CN0144-DesignSupportで入手できます。

バリエーション回路

この回路ノートに記載されているPLLとモジュレータのインターフェースは、全てのI/Qモジュレータと2×LOベースの位相スプリッタを携えたI/Qモジュレータに適応可能です。また、ADL5387 のような2×LOベースのI/Qデモジュレータにも応用可能です。

回路の評価とテスト

この回路に使用されている製品&サンプル:

製品 概要 サンプルが入手可能な製品
ADF4350 広帯域シンセサイザ、VCO内蔵 ADF4350BCPZ
ADL5385 直交変調器、30~2,200MHz ADL5385ACPZ-R7
ADP150 リニア・レギュレータ、150mA、超低ノイズ、CMOS ADP150ACBZ-2.75R7 ADP150ACBZ-3.0-R7 ADP150AUJZ-1.8-R7 ADP150ACBZ-1.8-R7 ADP150ACBZ-2.85R7 ADP150AUJZ-2.65-R7 ADP150AUJZ-2.8-R7 ADP150AUJZ-3.0-R7 ADP150ACBZ-2.5-R7 ADP150AUJZ-3.3-R7 ADP150ACBZ-2.8-R7 ADP150AUJZ-2.5-R7 ADP150ACBZ-3.3-R7 ADP150ACBZ-2.6-R7
ADP3334 レギュレータ、可変低ドロップアウト、高精度、低静止電流、500mA、anyCAP® ADP3334ACPZ-REEL7 ADP3334ARMZ-REEL7 ADP3334ARZ
評価ボード
この実用回路を評価するには、以下の評価ボードを用いて動作確認をすることをお薦めします。
モデル 概要 価格 RoHS 在庫確認/
購入/サンプル
ADL5385-EVALZ ADL5385 evaluation board used to evaluate this circuit. Please see "Circuit Evaluation & Test" section for connection information. $ 99.00 Yes
EVAL-ADF4350EB1Z ADF4350 evaluation board used to evaluate this circuit. Please see "Circuit Evaluation & Test" section for set up information. $ 175.00 Yes
ここに表示されている価格は、1個あたりの価格です。米国内における販売価格(FOB)で表示されておりますので、予算のためにのみご使用いただけます。 また、その価格は変更されることがあります。米国以外のお客様への価格は、輸送費、各国の税金、手数料、為替レートにより決定されます。価格・納期等の詳細情報については、弊社正規販売代理店または担当営業にお問い合わせください。なお、 評価用ボードおよび評価用キットの表示価格は1個構成としての価格です。
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