概览

设计资源

设计集成文件

  • 原理图
  • 物料清单
  • Gerber 文件
  • 装配图
下载设计文件 1168 kB

评估硬件

产品型号带"Z"表示符合RoHS标准。评估此电路需要下列选中的电路板

  • CFTL-CN0134-EVALZ ($233.00) Circuit Evaluation board designed to evaluate CN0134.
查询库存和在线购买

优势和特点

  • 宽带直接变频发射机
  • 可在500MHz至4.4GHz之间工作
  • 出色的相位噪声减少了误差

参考资料

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。

图1.直接变频发射机(原理示意图:未显示去耦和所有连接)

 

电路描述

图1所示电路使用完全集成的小数N分频PLL ICADF4350和宽带发射调制器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 ADP150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。

图2.直接变频发射机评估板

 

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。

表 1. ADF4350 RF 输出谐波水平(未经滤波)
 Harmonic Content
 Measurement
 Output
 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

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。

图3. ADF4350 RF输出滤波器原理图

 

ADF4350 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 = 50 Ω) ),或者将一个阻性负载与ZBIAS. 建议使用阻性负载(ZBIAS = 50 Ω),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。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。

表2. ADF4350 RF输出滤波器元件值(DNI = 不插入)
 Filter Type  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
 C 50 Ω  0 Ω  3.6  DNI  DNI  2.2  DNI  1.5  DNI  DNI
 D 2800–4400  3.9 nH  0 Ω  0 Ω  DNI  DNI  DNI  DNI  DNI  DNI

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。

图4.滤波器b的边带抑制(850 MHz至2450 MHz)

 

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。

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)
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

图5. EVM 图

 

图6. EVM测量设置(原理示意图)

 

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。

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2dB至5dB。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。

图7. 850 MHz至2450 MHz滤波器b的边带抑制结果

 

有关本电路笔记的完整设计支持包,请访问http://www.analog.com/CN0134-DesignSupport

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。

图8.利用ADF4350的主输出和辅助输出实现滤波器切换的应用图

 

电路评估与测试

CFTL-0134-EVALZ评估板包含CN-0134电路笔记中描述的电路,可以快速完成设置并评估电路性能。CFTL-0134-EVALZ板的控制软件使用标准ADF4350编程软件,该软件包含在评估板附带的光盘上。


设备要求


带USB端口的标准PC,运行Windows® XP、Windows Vista(32位)或Windows 7(32位);CFTL-0134-EVALZ电路评估板和ADF4350编程软件;电源;I/Q信号源,例如Rhode & Schwarz AMIQ;以及频谱分析仪,例如Rhode & Schwartz FSQ8。有关更多信息,请参阅设计支持包(http://www.analog.com/CN0134-DesignSupport)中的评估指南(CN0134-EvalGuide-RevA.pdf),以及ADF4350和ADL5375数据手册。


开始使用


有关软件安装和测试设置,请参阅CN0134-EvalGuide-RevA.pdf。此文档还包含原理框图、应用原理图、物料清单、布局布线和组装信息。有关更多信息,请参阅AD4350和ADL5375数据手册。


功能框图


请参阅CN-0134电路笔记中的图1和图6,以及CN0134-EvalGuide-RevA.pdf文档、设计支持包中的宽带TX调制解决方案用户文档。


设置与测试


关于软件安装和测试设置,请参阅电路笔记CN-0134和CN0134-EvalGuide-RevA.pdf(宽带TX调制器解决方案用户文档)。

样片申请及购买

样片

产品

描述

可提供样片的
产品型号

ADP3334 高精度、低IQ、500 MA ANYCAP®可调低压差稳压器

ADP3334ACPZ-REEL7

ADP3334ARMZ-REEL7

ADP3334ARZ

ADL5375 400 MHz 至6 GHz 宽带正交调制器

ADL5375-05ACPZ-R7

ADL5375-05SCPZEPR7

ADL5375-15ACPZ-R7

ADF4350 集成VCO的宽带频率合成器

ADF4350BCPZ

ADP150 超低噪声、150 mA CMOS线性调节器

ADP150ACBZ-1.8-R7

ADP150ACBZ-2.5-R7

ADP150ACBZ-2.6-R7

ADP150ACBZ-2.75R7

ADP150ACBZ-2.8-R7

ADP150ACBZ-2.85R7

ADP150ACBZ-3.0-R7

ADP150ACBZ-3.3-R7

ADP150AUJZ-1.8-R7

ADP150AUJZ-2.0-R7

ADP150AUJZ-2.5-R7

ADP150AUJZ-2.65-R7

ADP150AUJZ-2.8-R7

ADP150AUJZ-3.0-R7

ADP150AUJZ-3.3-R7

ADP150WACBZ-3.0-R7

ADP150WACBZ-3.3-R7

电脑端提供购买功能
购买评估板 所示报价为单片价格
以上块评估板您均可以已通过 analog.com 获取。如超过单片的数量,请通过代理商进行购买。
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。