CN0311: 使用LO二分频调制器的宽带低误差矢量幅度(EVM)直接变频发射机

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概览

电路笔记PDF, 03/2013 (pdf, 148 kB)
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优势和特点
  • 直接变频发射机
  • 低误差向量幅度
  • 30MHz至2.2GHz RF输出
此电路中所用产品
    应用: 
  • 成像
  • 通信
  • 电子测试和测量
  • 雷达
  • 航空电子
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  • 原理图
  • 物料清单
  • Gerber 文件
  • PADS 文件
  • 装配图
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评估硬件
Part numbers with "Z" indicate RoHS Compliance.
评估此款电路所需的评估板
  • ADL5385-EVALZ ($ 99.00) 30 MHz TO 2200 MHz Quadrature Modulator
  • EVAL-ADF4351EB1Z ($ 175.00) Wideband Synthesizer with Integrated VCO
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设备驱动
Software, such as C code and/or FPGA code, used to communicate with a component's digital interface.

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30 MHz至2.2 GHz范围 内的RF频率。与使用一分频本地振荡器(LO)级的调制器不 同(如CN-0285中所述),本电路无需进行LO的谐波滤 波。

获得最佳性能的唯一要求,就是以差分方式驱动调制器的 LO输入。ADF4351 可提供差分RF输出,因此极其适用于本 电路。PLL转调制器接口适用于所有集成2XLO分相器的 I/Q调制器和I/Q解调器。低噪声LDO确保电源管理方案对 相位噪声和误差矢量幅度(EVM)没有不利影响。这种器件 组合可以提供30 MHz至2.2 GHz频率范围内业界领先的直接 变频发射机性能。对于2.2 GHz以上的频率,则推荐使用一 分频调制器,如CN-0285所述。

图1. 直接变频发射机(原理示意图:未显示所有连接和去耦)

电路描述

图1所示电路使用完全集成的小数N分频PLL ICADF4351ADL5385。ADF4351向发射正交调制器ADL5385提供本振(LO频率为调制器RF输出频率的两倍)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。

ADF4351采用超低噪声3.3 VADP150 调节器供电,以实现最 佳LO相位噪声性能。ADL5385 则采用5 VADP3334 LDO供 电。 ADP150LDO的输出电压噪声仅为9 μV rms, rms(10 Hz至100 kHz 积分),有助于优化VCO相位噪声并减少VCO推压的影响 (等效于电源抑制)。有关使用ADP150 LDO对ADF4351供电 的更多详情,请参见CN-0147

ADL5385采用二分频模块产生正交LO信号。因此,正交精 度取决于输入LO信号的占空比精度(以及内部分频器触发 器的匹配)。上升和下降时间的任何不平衡都会导致偶次谐 波出现,影响ADF4351 RF的输出。当以差分形式驱动调制 器LO输入时,可以消除偶数阶谐波,改善总体正交产生性 能。 (详见 “宽带ADC前端设计考虑:何时使用双变压器配 置。”作者:Rob Reeder和Ramya Ramachandran,模拟对话, 40-07)

由于边带抑制性能取决于调制器的正交精度,相比单端方 式,以差分方式驱动LO输入端口能获得更佳的边带抑制。 比起大部分集成VCO的竞争型PLL器件所采用的单端输 出,ADF4351可提供差分RF输出。

ADF4351输出匹配包括ZBIAS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(ZBIAS = 50Ω),或者将一个阻性负载与ZBIAS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。对于1 GHz以下的LO工作频率,则使用数值为19 nH或 更高的电感。利用ZBIAS = 50 Ω可得出本电路的测量结果; 输出功率设置为5 dBm。使用50 Ω电阻时,此设置在全频段 范围内的每输出约为0 dBm;而使用差分输入时为3 dBm。 ADL5385 LO的输入驱动电平规格为−10 dBm至+5 dBm;因 此,它能够降低ADF4351的输出功率,节省功耗。

  • 基带I/Q幅度= 1.4 V p-p差分正弦波与500 mV直流偏置正
  • 基带I/Q频率 (fBB) = 1 MHz
  • LO = 2 × RFOUT

测试设置的简化框图如图3所示。由于标准ADL5385板不支 持差分LO输入驱动,因此测试中使用了修改后的ADL5385 评估板。

图2. 边带抑制,RFOUT从30 MHz扫描至2200 MHz
图3. 测量边带抑制的测试设置(原理示意图)

相比数据手册测量中利用低噪声RF信号发生器驱动 ADL5385,本电路获得了类似的(甚至更佳的)边带抑制性 能。利用ADF4351的差分RF输出可消除偶数阶谐波,并提 升调制器的正交精度。这会影响边带抑制性能和EVM。对 图1所示电路的测量表明,该电路的单载波W-CDMA复合 EVM优于2%。因此,该电路为30 MHz至2.2 GHz的频率提 供了低EVM宽带解决方案。对于2.2 GHz以上的频率,可使 用一分频调制器模块,如CN-0285所述。

若需完整的设计支持包,请参阅http://www.analog.com/CN0311-DesignSupport.

常见变化

本文所述PLL转调制器接口适用于所有集成2XLO分相器的 I/Q调制器。它还适用于基于2XLO的I/Q解调器, 如 ADL5387。

电路评估与测试

CN-0311使用EVAL-ADF4351EB1ZADL5385-EVALZ 评估 所述电路,能够快速设置并进行评估。。EVAL-ADF4351EB1Z 使用评估板附带光盘中的标准ADF4351 编程软件。

设备要求
需要以下设备:

  • 带USB端口的Windows® XP、Vista或Windows 7 PC
  • EVAL-ADF4351EB1Z评估板
  • ADL5385-EVALZ评估板
  • ADF4351编程软件
  • 电源 (5 V, 500 mA)
  • I/Q信号源,如Rohde & Schwarz AMIQ
  • 频谱分析仪

另外,可参考针对EVAL-ADF4351EB1Z评估板的UG-435用 户指南、ADF4351数据手册和ADL5385数据手册。

开始使用
测试设置的电路描述、原理图和框图详细信息参见 CN-0311(见图1和图3)。UG-435用户指南详细说明了 EVAL-ADF4351EB1Z评估软件的安装和使用。UG-435还包 含电路板设置说明和电路板原理图、布局和物料清单。 ADL5385数据手册中含有ADL5385-EVALZ电路板原理图、 框图、物料清单、布局和组装信息。相关器件信息,请参 考ADF4351数据手册和ADL5385数据手册。

功能框图
本文所述测试设置的功能框图见图3

设置和测试
完成设备设置后,使用标准RF测试方法测量电路的边带抑 制性能。

此电路中所用产品:

产品 描述 可提供样片的产品型号
ADF4351 集成VCO的宽带频率合成器 ADF4351BCPZ
ADL5385 30 MHz 至2,200 MHz 正交调制器 ADL5385ACPZ-R7
ADP150 超低噪声、150 mA CMOS线性调节器 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 高精度、低IQ、500 MA ANYCAP®可调低压差稳压器 ADP3334ACPZ-REEL7 ADP3334ARMZ-REEL7 ADP3334ARZ
评估硬件
评估此款电路所需的评估板
产品型号 描述 报价 RoHS 查看库存/
购买/样片
ADL5385-EVALZ 30 MHz TO 2200 MHz Quadrature Modulator $ 99.00 Yes
EVAL-ADF4351EB1Z Wideband Synthesizer with Integrated VCO $ 175.00 Yes
所示报价为单片价格。所列的美国报价单仅供预算参考,指美元报价(每片美国离岸价),如有修改,恕不另行通知。由于地区关税、商业税、汇率及手续费原因,国际报价可能不同。
沪ICP备09046653号
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