CN0144 利用LO二分頻調(diào)制器構(gòu)建寬帶低EVM直接變頻發(fā)射機

CN0144 本電路筆記所述PLL轉(zhuǎn)調(diào)制器接口適用于所有集成2XLO分相器的I/Q調(diào)制器。它還適用于基于2XLO的I/Q解調(diào)器，如ADL5387。 CN-0144使用EVAL-ADF4350EB1Z和ADL5385-EVALZ板來評估所述電路，能夠快速設(shè)置并進行評估。EVAL-ADF4350EB1Z板使用標準ADF4350編程軟件，該軟件包含在評估板附帶的光盤上。 設(shè)備要求 帶USB端口且運行Windows? XP、Windows Vista（32位）或Windows 7（32位）的PC；EVAL-ADF4350EB1Z和ADL5385-EVALZ電路評估板；ADF4350編程軟件；電源；I/Q信號源，例如Rhode & Schwarz AMIQ；以及頻譜分析儀。關(guān)于評估板EVAL-ADF4350EB1Z，請參見CN-0144和用戶指南UG-109，以及ADF4350和ADL5385數(shù)據(jù)手冊。 開始使用 本電路筆記包含電路描述、原理圖和測試設(shè)置框圖。用戶指南UG-109詳細說明了EVAL-ADF4350評估軟件的安裝和使用。UG-109還包含電路板設(shè)置說明和電路板原理圖、布局、物料清單。ADL5385數(shù)據(jù)手冊中含有ADL5385-EVALZ電路板原理圖、框圖、物料清單、布局和裝配信息。相關(guān)器件信息，請參考ADF4350和ADL5385數(shù)據(jù)手冊。 功能框圖 CN-0144的圖3為所述測試設(shè)置的功能框圖。 設(shè)置與測試 完成設(shè)備設(shè)置后，使用標準RF測試方法測量電路的邊帶抑制性能。 利用濾波進一步提高性能 在ADL5385的LOIP和LOIN引腳之前對LO信號進行濾波，可以進一步改善此電路的邊帶抑制性能。濾波會衰減諧波水平，使ADL5385正交產(chǎn)生模塊的誤差最小。在某些頻率，這種方法帶來的改善幅度超過10 dB。然而，使用濾波器會限制電路帶寬。窄帶結(jié)果參見圖4。 ? 圖4.使用和不使用濾波器的邊帶抑制比較 ? LO信號經(jīng)過一個低通濾波器，其3 dB點約為2600 MHz。由此得到的可用輸出頻率最高約為1300 MHz。 圖1所示電路使用完全集成的小數(shù)N分頻PLL ADF4350和寬帶發(fā)射調(diào)制器 ADL5385 。ADF4350向發(fā)射正交調(diào)制器ADL5385提供本振（LO頻率為調(diào)制器RF輸出頻率的2倍）信號，后者將模擬I/Q信號上變頻為RF信號。兩個器件共同提供寬帶基帶I/Q至RF發(fā)射解決方案。ADF4350采用超低噪聲3.3 V ADP150調(diào)節(jié)器供電，以實現(xiàn)最佳LO相位噪聲性能。ADL5385則采用5 VADP3334 LDO供電。ADP150 LDO的輸出電壓噪聲僅為9 μV均方根值（從10 Hz積分到100 kHz），有助于優(yōu)化VCO相位噪聲并減小VCO推壓的影響（等效于電源抑制）。 更多有關(guān)CN-0147的內(nèi)容參見利用ADP150 LDO為ADF4350供電。 ADL5385利用2分頻模塊產(chǎn)生正交LO信號。因此，正交精度取決于輸入LO信號的占空比精度（以及內(nèi)部分頻器觸發(fā)器的匹配度）。上升和下降時間的任何不平衡都將導致出現(xiàn)偶次諧波，并表現(xiàn)在ADF4350 RF輸出上。而采用差分方式驅(qū)動調(diào)制器LO輸入時，可以消除偶次諧波，從而改善整體正交產(chǎn)生情況。（參見“Wideband A/D Converter Front-End Design Considerations: When to Use a Double Transformer Configuration.” Rob Reeder and Ramya Ramachandran. Analog Dialogue, 40-07） 邊帶抑制性能取決于調(diào)制器正交精度，因此以差分方式驅(qū)動LO輸入可以實現(xiàn)優(yōu)于單端方式的邊帶抑制性能。ADF4350提供差分RF輸出，而大多數(shù)集成VCO的PLL競爭器件則提供單端輸出。 ADF4350輸出匹配包括 ZBIAS上拉電阻，電源節(jié)點的去耦電容也起到一定的作用。為實現(xiàn)寬帶匹配，建議使用阻性負載(ZBIAS = 50 Ω) ，或者將一個阻性負載與ZBIAS的電抗性負載并聯(lián)。后者提供的輸出功率稍高，具體取決于所選的電感。對于1 GHz以下的LO工作頻率，應使用19 nH或更高的電感值。本電路的測量結(jié)果采用ZBIAS = 50 Ω 和+5 dBm的輸出功率設(shè)置獲得。使用50 Ω電阻時，此設(shè)置使得各輸出在全頻帶范圍內(nèi)提供大約0 dBm，或者+3 dBm差分。ADL5385 LO輸入驅(qū)動水平額定值為?10 dBm至+5 dBm，因此可以降低ADF4350輸出功率，以節(jié)省電流。 圖2. 邊帶抑制，RFOUT從68.75 MHz掃頻至2200 MHz ? 邊帶抑制掃頻與RF輸出頻率的關(guān)系如圖2所示。此次掃頻的測試條件如下：基帶I/Q幅度 = 1.4 V峰峰值差分正弦波，與500 mV直流偏置正交；基帶I/Q頻率(fBB) = 1 MHz；LO = 2 × RFOUT。測試設(shè)置示意圖如圖3所示。標準ADL5385評估板不允許采用差分LO輸入驅(qū)動，可用經(jīng)過修改的ADL5385評估板。 圖3. 邊帶抑制測量測試設(shè)置（原理示意圖） ? 與采用低噪聲RF信號發(fā)生器驅(qū)動ADL5385（數(shù)據(jù)手冊測量設(shè)置所用的方法）相比，本電路可實現(xiàn)與之相當或更佳的邊帶抑制性能。使用ADF4350的差分RF輸出可消除偶次諧波，并改善調(diào)制器正交精度，從而影響邊帶抑制性能和EVM（誤差矢量幅度）。利用圖1所示電路進行測量發(fā)現(xiàn)，單載波W-CDMA復合EVM優(yōu)于2%。因此，它為68.75 MHz至2.2 GHz范圍內(nèi)的頻率提供了一種低EVM寬帶解決方案。對于2.2 GHz以上的頻率，應當使用CN-0134所介紹的1分頻調(diào)制器模塊。 有關(guān)本電路筆記的完整設(shè)計支持包，請訪問http://www.analog.com/CN0144-DesignSupport。 CN0144 CN0144 利用LO二分頻調(diào)制器構(gòu)建寬帶低EVM直接變頻發(fā)射機 本電路為寬帶直接變頻發(fā)射機模擬部分的完整實施方案（模擬基帶輸入、RF輸出）。通過使用鎖相環(huán)(PLL)和寬帶集成電壓控制振蕩器(VCO)，本電路支持68.75 MHz至2.2 GHz范圍內(nèi)的RF頻率。與使用1分頻LO級的調(diào)制器（如CN-0134所述）不同，本電路不需要對LO進行諧波濾波。為實現(xiàn)最佳性能，只要求調(diào)制器的LO輸入采用差分方式驅(qū)動。ADF4350 提供差分RF輸出，因此非常適合這種調(diào)制器。低噪聲LDO確保電源管理方案對相位噪聲和誤差矢量幅度(EVM)無不利影響。這種器件組合可以提供68.75 MHz至2.2 GHz頻率范圍內(nèi)業(yè)界領(lǐng)先的直接變頻發(fā)射機性能。對于2.2 GHz以上的頻率，建議使用CN-0134所介紹的1分頻調(diào)制器。 圖1. 直接變頻發(fā)射機（原理示意圖：未顯示去耦和所有連接） ? CN0144 本電路為寬帶直接變頻發(fā)射機模擬部分的完整實施方案（模擬基帶輸入、RF輸出）。通過使用鎖相環(huán)(PLL)和寬帶集成電壓控制振蕩器(VCO)，本電路支持68.75 MHz至2.2 GHz范圍內(nèi)的RF頻率。與使用1分頻LO級的調(diào)制器（如adi