藍牙功率放大器：系統(tǒng)性能評估

MAX2240功率放大器（PA）具有藍牙工作特性?。介紹了以下方面的性能：發(fā)射輸出頻譜、1dB壓縮點、S參數(shù)、噪聲系數(shù)、諧波輸出成分、增益和電源電流。藍牙在 2.402GHz 和 2.48GHz 之間使用 GFSK 調(diào)制。PA輸出功率為+20dBm，包括輸出功率控制電路。

介紹

藍牙通信是一種TDD（時分雙工）系統(tǒng)，在2.402GHz和2.48GHz之間的ISM頻段運行。藍牙系統(tǒng)使用稱為 0.5BT GFSK 的數(shù)字頻率調(diào)制方法 （高斯頻移鍵控）.通過這種類型的調(diào)制，載波向上移動175kHz以表示“1”，向下移動175kHz以表示“0”，通常以每秒1M符號的速率移動。0.5BT（帶寬時間）在數(shù)據(jù)速率的一半（即3kHz）下定義了500dB帶寬。該系統(tǒng)采用FHSS（跳頻擴頻）來提高RF鏈路的質(zhì)量和可靠性。跳頻速率高達 1600 跳/秒。在GFSK調(diào)制中，信號包含在恒定幅度包絡中;因此，允許PA（功率放大器）驅動到飽和狀態(tài)，以高效率提供發(fā)射功率。

Maxim的MAX2240單電源、低壓、功率放大器IC非常適合藍牙應用。該PA提供標稱+20dBm （100mW）輸出功率。此外，PA還包括一個數(shù)字電源控制電路。有四個數(shù)字控制的輸出功率電平，使 PA 符合藍牙 1 類和 2 類電源。數(shù)字輸入控制活動和關斷操作模式，以高效操作TDD系統(tǒng)中的PA。MAX2240集成了RF輸入和級間匹配，簡化了IC的應用，并最大限度地減少了PCB（印刷電路板）的面積。

藍牙所需的 PA 特性分析

發(fā)射輸出頻譜：發(fā)射輸出頻譜的測量分析頻域中的功率電平，以確保在給定條件下，PA將滿足FCC 20dB帶寬要求（FCC 15.247）和藍牙發(fā)射頻譜模板要求（有關詳細信息，請參見表1）。

發(fā)射輸出頻譜與VCC的關系（參見測試結果A、B、C和D）
發(fā)射輸出頻譜與增益控制電平的關系（參見測試結果A、B、C和D）
發(fā)射輸出頻譜與輸入功率斜坡（參見測試結果E）：由于PA的典型AM-PM（幅度調(diào)制相位調(diào)制）非線性效應，輸入功率斜坡速度決定了瞬態(tài)輸出功率頻譜。當斜坡速度超過極限時，AM-PM非線性效應將導致頻譜輸出增長。必須控制這種新的頻譜增長，以保持在藍牙指定的帶內(nèi)雜散發(fā)射要求以下。

1dB 壓縮點測量（參見測試結果 F）

小信號S參數(shù)測量（參見測試結果G）：由于MAX2240是典型的A類PA，器件特性會因PA輸入而異。使用 HP 8753E 網(wǎng)絡分析儀進行測量。因此，由于網(wǎng)絡分析儀的瞬態(tài)行為，S22不代表實際輸出匹配。20dB負載/焊盤通過網(wǎng)絡分析儀校準進行補償，以包括其影響。

PA的噪聲系數(shù)（參見測試結果H）：表征PA引起的總熱噪聲功率。

噪聲功率測量（見測試結果I）：表征寬頻率范圍內(nèi)的噪聲功率發(fā)射。

諧波測量（見測試結果J）

PIN 與 PIN 與 POUT 測量以及 PIN 與 ICC 測量（參見測試結果 K）

MAX2240 PA性能評測

總體測試條件：

所有測試均在室溫下進行。

調(diào)制類型：藍牙，GFSK，頻率偏差為0.5BT和175kHz。

工作臺設置框圖

圖1.用于輸出功率、輸出頻譜以及諧波和 P1db 測量的臺架設置。

圖2.用于光譜飛濺測量的工作臺設置。

圖3.用于小信號 S 參數(shù)測量的臺架設置。

圖4.用于噪聲系數(shù)測量的工作臺設置。

審核編輯：郭婷