电路概览

电路功能与优势

本电路为宽带直接变频发射机模拟部分的完整实施方案（模拟基带输入、RF 输出）。通过使用锁相环(PLL)和宽带集成 电压控制振荡器(VCO)，本电路支持 500 MHz 至 4.4 GHz 范 围内的 RF 频率。PLL 中的 LO 执行谐波滤波，确保提供出色 的正交精度。低噪声 LDO 确保电源管理方案对相位噪声和 EVM 没有不利影响。

。这种器件组合可以提供 500 MHz 至 4.4 GHz 频率范围内业界领先的直接变频发射机性能。

电路描述

图 1所示电路使用完全集成的小数N分频PLL IC ADF4350, 宽带发射调制器ADL5375。ADF4350 向发射正交调制器ADL5375 提供本振(LO)信号，后者将模拟I/Q信号上变频为 RF信号。两个器件共同提供宽带基带I/Q至RF发射解决方案。

ADF4350 采用超低噪声 3.3 V 调节器供电，以实现最 佳LO相位噪声性能。ADL5375 则采用 5 V ADP3334 LDO供 电。ADP150 LDO的输出电压噪声仅为 9 μV均方根值， ，有助 于优化VCO相位噪声并降低VCO推挤（相当于电源抑制）的 影响。

需要对ADF4350 RF输出进行滤波，以衰减谐波水平，使 ADL5375 正交产生模块的误差最小。依据测量和仿真得知， 奇次谐波对正交误差的贡献大于偶次谐波；如果将奇次谐波 衰减至−30 dBc以下，则可以实现−40 dBc或更好的边带抑制 性能。ADF4350 数据手册给出了其二次谐波(2H)和三次谐波 (3H)水平，如表 1所示。为使三次谐波低于-30 dBc，大约需 置C1c，使电路板空间最小。 要衰减 20 dB。

谐波成分（二次）	−19 dBc	基波VCO输出
谐波成分（三次）	−13 dBc	基波VCO输出
谐波成分（二次）	−20 dBc	分频VCO输出
谐波成分（三次）	−10 dBc	分频VCO输出

表 1. ADF4350 RF 输出谐波水平（未经滤波）

本电路提供四种不同的滤波器选项，以适应四个不同的频段。 这些滤波器针对 100 Ω 差分输入（ADF4350 RF 输出及适当 的匹配）和 50 Ω 差分输出（ADL5375 LOIN 差分阻抗）而设 计，并采用切比雪夫响应，以获得最佳滤波器滚降，但通道 纹波会增多。

滤波器原理图如图 1所示。这种拓扑结构十分灵活，既可以 使用全差分滤波器，使器件数量最少，也可以对各路输出使 用一个单端滤波器，或者综合运用以上二者。我们发现，对 于较高频率(>2 GHz)，两个单端滤波器的串联电感值是全差 分滤波器电感值的两倍，因而器件寄生效应的影响得以减小， 可提供最佳性能。对于较低频率(<2 GHz)，全差分滤波器足 以满足需要。

ADF4350 输出匹配包括Z_BIAS 上拉电阻，电源节点的去耦电容 也起到一定的作用。为实现宽带匹配，建议使用阻性负载 (Z_BIAS = 50 Ω) )，或者将一个阻性负载与Z_BIAS. 建议使用阻性负载 (ZBIAS = 50 Ω)，或者将一个阻性负载与Z BIAS的电抗性负载并 联。后者提供的输出功率稍高，具体取决于所选的电感。请 注意，可以将并联电阻作为差分元件（即 100 Ω）放置在位置使电路板空间最小。表 2中的c型滤波器即为这种情况。

寄生效应常常会导致截止频率低于设计值，所以滤波器的设 计截止频率应为目标频段中最高频率的约 1.2 至 1.5 倍，留出 一定的余量。PCB 寄生效应可以在 EM仿真工具中进行仿真， 以提高精度。

td class="nopad">c.250–2800

频率范围(MHz)	ZBIAS	L1 (nH)	L2 (nH)	C1a (pF)	C1c (pF)	C2a (pF)	C2c (pF)	C3a (pF)	C3c (pF)
a.500–1300	27 nH|| 50 Ω	3.9	3.9	DNI	4.7	DNI	5.6	DNI	3.3
b.850–2450	19 nH || (100 Ω in Position C1c)	2.7	2.7	3.3	100 Ω	4.7	DNI	3.3	DNI
50 Ω	0 Ω	3.6	DNI	DNI	2.2	DNI	1.5	DNI
c.2800–4400	3.9 nH	0 Ω	0 Ω	DNI	DNI	DNI	DNI	DNI	DNI

表 2. ADF4350 RF 输出滤波器元件值（DNI = 不插入）

从表 2可以看出，在 1250 MHz以下的较低频率时，需要一个 五阶滤波器。对于 1.25 GHz至 2.8 GHz的频率，三阶滤波器 便足够。对于 2.8 GHz以上的频率，由于此时谐波水平非常低， 足以满足边带抑制要求，因此无需滤波。

对于使用滤波器b（850 MHz至 2450 MHz）的电路，其边带 抑制性能与频率的关系如图 4所示。此次扫频的测试条件如 下：基带I/Q幅度 = 1 V峰峰值差分正弦波，与 500 mV (ADL5375-05)直流偏置正交；基带I/Q频率(fBB) = 1 MHz。

误差矢量幅度(EVM)衡量数字发射机或接收机的性能质量， 反映幅度和相位误差所导致的实际星座点与理想位置的偏 差。EVM图如图 5所示。

表 3给出了有滤波器和无滤波器两种情况下的EVM测量结 果。本例中，基带I/Q信号是利用 3GPP测试模型 4，使用Rhode & Schwarz AMIQ（数字输出）和外部 16 位DAC板(AD9788)而产生。另外还使用了滤波器b。图 6 为EVM测试设置的框 图。

邻道泄漏比(ACLR)衡量相邻通道的功率与主通道功率的关 系，用 dBc 表示。

LO 相位噪声和调制器的线性度是 ACLR 的主要影响因素。 ACLR测试设置与 EVM 测试设置大致相同，只不过同轴滤波 器位于 AD9788 DAC 板的 I/Q 输出端，以便减少混叠产物。

频率(MHz)	复合 EVM，无 LO滤波	复合 EVM，有 LO 滤波，滤波器 C	调制器输出功率(dBm)
2140	3.50%	1.80%	−7
1800	3.40%	1.50%	−7
900	3.30%	0.90%	−7

表 3. 单载波W-CDMA复合EVM结果：ADF4350 RF输出端有滤波器和无滤波器两种情况对比
（根据 3GPP规范测试模型 4 测量）

以差分方式驱动 ADL5375 LO 输入，除了可以改善边带抑制 和 EVM 之外，还具有性能优势。与单端 LO 驱动相比，调制 器 OIP2 性能可以提高 2 dB 至 5 dB。请注意，多数外部 VCO 仅提供单端输出，因此 ADF4350 采用差分输出优于使用外部 VCO。

图 7显示使用 850 MHz至 2450 MHz滤波器（滤波器b）的边 带抑制结果。

常见变化

当单个滤波器无法完成所需的宽带操作时，可以使用 ADF4350 的辅助输出，在两种类型的滤波器之间切换。图 8显 示了这种情况：使用一个RF双刀四掷开关(DP4T)选择滤波器 1 或滤波器 2 的差分输出。

此电路中所用产品: