符合DOCSIS 2.0规范的Maxim电缆上行放大器

摘要

本篇应用笔记介绍了MAX3514/MAX3516电缆上行放大器的测试性能。测试数据包括二次谐波、三次谐波、输出功率与频率的关系和ACPR。所有测试以DOCSIS 2.0规范为标准，结果显示放大器均符合规范中的规定。

摘要

对上行CATV放大器MAX3514/MAX3516的测试是依据DOCSIS 2.0 PHY规范进行的。测试结果表明这些IC均符合DOCSIS 2.0标准。

DOCSIS 2.0

DOCSIS (有线传输数据业务接口规范)是高速电缆数据传输系统的RF接口规范。

DOCSIS 2.0是DOCSIS规范的第三代标准。DOCSIS 2.0、DOCSIS 1.1和DOCSIS 1.0分别代表三种不同规范。

DOCSIS 2.0规范最初的目标是加强电缆接入系统DOCSIS 1.0和1.1规范对上行物理层性能的限制，定义了两种新的MAC (媒介接入控制)管理信息类，并对现有的MAC信息定义了一些新的参数编码。DOCSIS 2.0 CMTS (电缆调制解调器终端系统)在给定信道带宽下能够支持更高的上行信息吞吐量，并增强了上行通道所允许的噪声容差。DOCSIS 2.0 CMTS向下兼容于DOCSIS 1.0和DOCSIS 1.1。

MAX3514/MAX3516是为CATV上行数据传输设计的增益可调上行放大器系列产品，工作频率范围：5MHz至64MHz，可以驱动+64dBmV的QPSK (MAX3516)。由于输入端和输出端均为差分形式，输出端需要一个外部非平衡变压器。可变增益通过SPI 3线接口控制，提供大于56dB的动态范围(MAX3514/MAX3516)。增益控制步长为0.5dB (MAX3514/MAX3516)或1dB (MAX3510)。

测量

所有测试在室温下进行。
V_CC = 5.0V
P_IN = -13dBm (50Ω系统+34dBmV下的信道功率)
输入信号:
- 使用20位PRBS的QPSK调制根余弦滤波器，α = 0.25
- 使用20位PRBS的16 QAM调制，根余弦滤波器， α = 0.25
- 使用20位PRBS的64 QAM调制，根余弦滤波器， α = 0.25
高功率模式
输入ACPR为-66dBc
160kHz测量带宽(200kHz信道间距)
320kHz测量带宽(400kHz信道间距)
640kHz测量带宽(800kHz信道间距)
1280kHz测量带宽(1600kHz信道间距)
2560kHz测量带宽(3200kHz信道间距)
5120kHz测量带宽(6400kHz信道间距)

修正与单位换算

50Ω系统中，P_IN/OUT (dBmV) = P_IN/OUT (dBm) + 47dB
75Ω系统中，P_IN/OUT (dBmV) = P_IN/OUT (dBm) + 49dB
MAX3514/MAX3516评估板输出端有7.5dB最小损耗衰减器，所以P_OUT (dBmV) = P_OUT (dBm) + 47dB + 7.5dB + 电缆损耗

测试设备清单

(典型的测试方案如图1所示)

能产生64 QAM信号的信号发生器(RODHE & SCHWARZ SMIQ 06B)
频谱分析仪(RODHE & SCHWARZ FSEB)
功率计(HP437B)
功率传感器(HP8482A)
电源(Agilent E3632A)
数字万用表(HPE3631A)

图1. 测试设备总体布局

测试结果

测试信号：

调制系数 = 64
QAM α = 0.25
调制信号中心
频率 = 22MHz码率：160ksps、320ksps 640ksps、1280ksps、2560ksps、 5120ksps

表1. MAX3514的二次谐波和三次谐波与输出功率及频率的关系(+54dBmV至+58dBmV)

22MHz (160ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	6.8	53.8	-61.7	-60.0
	-13	110	7.8	54.8	-61.8	-60.0
	-13	112	8.8	55.8	-61.9	-59.8
	-13	114	9.8	56.8	-62.1	-59.4
	-13	116	10.8	57.8	-62.3	-59.0
22MHz (320ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	6.9	53.9	-61.0	-59.8
	-13	110	7.9	54.9	-61.3	-59.7
	-13	112	8.9	55.9	-61.4	-59.5
	-13	114	9.9	56.9	-61.6	-59.2
	-13	116	10.9	57.9	-61.7	-58.8
22MHz (640ksps)	Input (dBm)	GCW	Output(dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	6.8	53.8	-59.8	-58.6
	-13	110	7.8	54.8	-60.0	-58.6
	-13	112	8.8	55.8	-60.2	-58.7
	-13	114	9.8	56.8	-60.4	-58.6
	-13	116	10.8	57.8	-60.6	-58.8
22MHz (1280ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	109	7.1	54.1	-58.4	-58.0
	-13	111	8.1	55.1	-58.8	-58.1
	-13	113	9.1	56.1	-59.1	-58.1
	-13	115	10.1	57.1	-59.2	-57.7
	-13	117	11.0	58.0	-59.4	-57.4
22MHz (2560ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	109	7.0	54.0	-56.1	-56.5
	-13	111	8.0	55.0	-56.3	-56.9
	-13	113	9.0	56.0	-56.6	-57.2
	-13	115	10.0	57.0	-57.0	-57.3
	-13	117	11.0	58.0	-57.2	-56.7
22MHz (5120ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	109	7.1	54.1	-53.5	-54.6
	-13	111	8.1	55.1	-54.1	-55.0
	-13	113	9.1	56.1	-54.6	-55.1
	-13	115	10.1	57.1	-54.9	-55.1
	-13	117	11.1	58.1	-55.4	-55.3

表2. DOCSIS 2.0规范对二次谐波和三次谐波的规定(57dBmV输出)

Modulation Rate (ksps)	160	320	640	1280	2560	5120
2nd order harmonics DOCSIS 2.0 Spec. (dBc)	-47	-50	-50	-50	-50	-50
3rd order harmonics DOCSIS 2.0 Spec. (dBc)	-47	-50	-50	-50	-50	-50

图2.

图3.
图3.

表3. MAX3516的二次谐波与输出功率及频率的关系(+57dBmV至+61dBmV)

22MHz (160ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	10.0	57.0	-66.0	-60.7
	-13	110	11.0	58.8	-66.5	-60.7
	-13	112	12.0	59.0	-67.0	-59.7
	-13	114	13.0	60.0	-67.7	-58.4
	-13	116	14.0	61.0	-68.5	-56.5
22MHz (320ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	10.0	57.0	-64.8	-60.3
	-13	110	11.0	58.0	-65.1	-60.0
	-13	112	12.0	59.0	-65.6	-59.1
	-13	114	13.0	60.0	-66.3	-58.0
	-13	116	14.0	61.0	-67.0	-56.4
22MHz (640ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	10.0	57.0	-63.1	-59.8
	-13	108	11.0	58.0	-63.4	-59.8
	-13	110	12.0	59.0	-63.7	-59.1
	-13	112	13.0	60.0	-64.4	-58.4
	-13	114	14.0	61.0	-65.0	-56.6
22MHz (1280ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	10.0	57.0	-61.2	-59.1
	-13	110	11.0	58.0	-61.3	-59.0
	-13	112	12.0	59.0	-61.8	-58.5
	-13	114	13.0	60.0	-62.2	-57.5
	-13	116	14.0	61.0	-62.7	-56.0
22MHz (2560ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	9.8	56.8	-58.0	-57.7
	-13	110	10.8	57.8	-58.5	-57.7
	-13	112	11.8	58.8	-59.0	-57.4
	-13	114	12.8	59.8	-59.5	-56.7
	-13	116	13.8	60.8	-59.8	-55.6
22MHz (5120ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	2nd Harm (dBc)	3rd Harm (dBc)
	-13	108	9.8	56.8	-55.3	-55.7
	-13	110	10.8	57.8	-55.7	-55.8
	-13	112	11.8	58.8	-56.0	-55.8
	-13	114	12.8	59.8	-56.3	-55.4
	-13	116	13.8	60.8	-56.7	-54.6

表4. DOCSIS 2.0规范对二次谐波和三次谐波的规定(60dBmV输出)

Modulation Rate (ksps)	160	320	640	1280	2560	5120
2nd order harmonics DOCSIS 2.0 Spec. (dBc)	-47	-50	-50	-50	-50	-50
3rd order harmonics DOCSIS 2.0 Spec. (dBc)	-47	-50	-50	-50	-50	-50

图4.

图5.
图5.

表5. MAX3514 ACPR与输出功率及频率的关系

39MHz (160ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	7.0	54.0	-55.5
	-13	111	8.0	55.0	-54.4
	-13	113	9.0	56.0	-53.2
	-13	115	10.0	57.0	-52.0
	-13	117	11.0	58.0	-50.9
39MHz (320ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	7.0	54.0	-54.8
	-13	111	8.0	55.0	-54.2
	-13	113	9.0	56.0	-53.3
	-13	115	10.0	57.0	-52.2
	-13	117	11.0	58.0	-51.0
39MHz (640ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	7.0	54.0	-53.9
	-13	111	8.0	55.0	-53.3
	-13	113	9.0	56.0	-52.1
	-13	115	10.0	57.0	-51.4
	-13	117	11.0	58.0	-50.2
39MHz (1280ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	6.8	53.8	-52.2
	-13	111	7.8	54.8	-51.6
	-13	113	8.8	55.8	-50.8
	-13	115	9.8	56.8	-50.0
	-13	117	10.8	57.8	-48.6
39MHz (2560ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	7.0	54.0	-49.3
	-13	111	8.0	55.0	-48.4
	-13	113	9.0	56.0	-48.0
	-13	115	10.0	57.0	-47.1
	-13	117	11.0	58.0	-46.3
39MHz (5120ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	6.8	53.8	-46.2
	-13	111	7.8	54.8	-45.6
	-13	113	8.8	55.8	-45.1
	-13	115	9.8	56.8	-44.3
	-13	117	10.8	57.8	-43.5

表6. 邻信道功率比的DOCSIS 2.0规范

Modulation Rate (ksps)	160	320	640	1280	2560	5120
ACPR DOCSIS 2.0 SPec. (dBc)	-47	-47	-46	-45	-44	-42

表7. MAX3516 ACPR与输出功率及频率的关系

39MHz (160ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	10.2	57.2	-52.0
	-13	111	11.2	58.2	-50.9
	-13	113	12.2	59.2	-49.4
	-13	115	13.2	60.2	-47.8
	-13	117	14.2	61.2	-46.0
39MHz (320ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	108	9.9	56.9	-52.2
	-13	110	10.8	57.8	-50.9
	-13	112	11.8	58.8	-49.8
	-13	114	12.8	59.8	-48.4
	-13	116	13.8	60.8	-46.9
39MHz (640ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	10.3	57.3	-50.7
	-13	111	11.2	58.2	-49.8
	-13	113	12.2	59.2	-48.7
	-13	115	13.2	60.2	-47.3
	-13	117	14.2	61.2	-45.7
39MHz (1280ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	10.1	57.1	-49.6
	-13	111	11.0	58.0	-48.7
	-13	113	12.1	59.1	-47.6
	-13	115	13.0	60.0	-46.5
	-13	117	14.0	61.0	-44.9
39MHz (2560ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	10.2	57.2	-46.7
	-13	111	11.1	58.1	-46.0
	-13	113	12.1	59.1	-45.0
	-13	115	13.1	60.1	-43.8
	-13	117	14.1	61.1	-42.6
39MHz (5120ksps)	Input (dBm)	GCW	Output (dBm)	Output (dBmv)	ACPR (dBc)
	-13	109	10.2	57.2	-43.8
	-13	111	11.2	58.2	-43.1
	-13	113	12.2	59.2	-42.2
	-13	115	13.2	60.2	-41.4
	-13	117	14.2	61.2	-40.3