900MHz全双工无线发射器参考设计糊盒机

900MHz全双工无线发射器参考设计

900MHz全双工无线发射器参考设计 2011： 摘要：该参考设计利用MAX2902单芯片发送器构建900MHz全双工发射器，MAX2902专为868MHz至915MHz波段的应用而设计，符合FCC CFR47第15.247章节关于902MHz至928MHz ISM波段的规范。当VCC = 2.9V、ICC = 170mA时，该参考设计能够输出大于+19dBm的功率；当VCC = 3.3V、ICC = 190mA时，能够输出大于+20dBm的功率，并且在VSWR为10:1 (全角)时，能够提供14dB的CNR (1.22Mbps BPSK)。

图1. 参考设计板采用MAX2902单芯片发送器，设计工作在868MHz至915MHz波段。器件完全符合FCC CFR47第15.247章节关于902MHz至928MHz ISM波段的规范。

图2. MAX2902 900MHz BPSK发送器参考设计框图，本文给出了特性报告(v1b)、方框图和接口连接，为减少来自PA的耦合，Tx IC的VCO、TCXO采用独立的LDO供电。LDO的第二路输出为合成器和Tx IC (PA除外)供电，发送器的PA直接由系统电源(VCC_MAIN)供电。此外，VSWR为8:1时，PA要求在满足20% EVM的条件下输出功率大于18dBm。这个40MHz的WLAN TCXO用来作为一个临时替代品，原设计为16.36MHz GPS基准。PLL能够接受1MHz至50MHz范围的任何参考时钟频率。客户应根据成本和对调制前载波的相位噪声容限选择合适的TCXO。

实验室测试 系统性能总结测量在以下条件下进行：测试ANT RF SMA，VCC = 3.3V、TA = +25°C、REF-OSC频率 = 40MHz、PLL锁定在900MHz、LDOEN = 高电平、CSB = 高电平、SCLK = DIN = 低电平、2.5VP-P 1.0Mbps PN码流(未滤波)作用在BPSK输入，必要时会提供附加说明。

ParameterConditions and CommentsTargetMeasuredUnitsSupply CurrentShutdown mode (LDOEN = LOW), VCC = 4.5V (worst case)-1.7µAFor +17.5dBm at LPF output (VASK = 2.1)Includes LMX2353 synthesizer and TCXO supply current.141104mATuning RangeRange of VCO, freq determined by PLL902 to 928902 to 928MHzLO Integrated Phase ErrorIn 2MHz BW of demodulator, no modulation-1.6°RMSPhase EVMEVM contribution from the above RMS phase error(for small angles, approximate EVM by ΦERR/(360/2pi)-2.8%Magnitude EVMNo modulation-0.2%1.0Mbps PN sequence BPSK modulation-13 to 14%Full-Power EVMVASK = 2.1V, 8:1 VSWR (worst-case angle)Dominated by distortion due to VCO pullingVCC_MAIN = 2.7V, ICC = 106mA (50Ω pwr = +16.9dBm)2040.2%VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 114mA (50Ω pwr = +19.2dBm)2043.6VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 138mA (50Ω pwr = +20.6dBm)2053.3VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 299mA (50Ω pwr = +21.3dBm)2030.1Output Power50Ω load, 1.0Mbps BPSK modulation(Power at balun output is approx 1dB higher, due to BPF, T-line,SMA)EVM for specified VSWR (worst-case phase angle) is less than 20%VASK = 2.1V(for 1:1 VSWR tolerance)VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 103mA-16.9dBmVCC_MAIN = 3.3V, ICC = 133mA17.519.2VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 141mA-20.6VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 145mA-21.3VASK = 1.7V(for 4:1 VSWR tolerance)VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 103mA-16.7VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 108mA-18.2VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 112mA-19.0VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 114mA-19.4VASK = 1.6V(for 8:1 VSWR tolerance)VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 95mA-16.2VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 99mA-17.2VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 102mA-17.8VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 104mA-18.1Reference SpursfCOMP = 2MHz, worst-case condition: VCC = 4.5V, +21.3dBm output powerActual measurement was < -63dBc (below noise floor of VSA)< -41< -42dBm/MHzOutput Harmonics2nd harmonic levels, at LPF output (limit is -27dBm/MHz innonrestricted bands)< -30-42dBm/MHz3rd harmonic levels, at LPF output (limit is -41dBm/MHz in restrictedbands)< -49-54测量数据

图3. 输出功率和电源电流在不同工作电压情况下与PA增益(VASK)的对应关系

注意：该参考设计在Tx输出端使用了一个900MHz的BPF (约0.6dB IL)。参考设计和评估板PA端能够提供几乎相同的输出功率。满功率输出时，参考设计的电源电流低于10mA，高于评估板的电流，原因是增大了PA的偏置从而降低VCO牵引。

图4. 输出功率和EVM在不同VSWR情况下与PA增益(VASK)的对应关系

推荐工作点反映了在最大VSWR (最差工作条件)下，EVM保持在低于20%时的VASK值。参考设计能够在相同EVM条件下提供更高的标称输出功率。

图5. 输出功率和EVM在不同VSWR下与VCC的对应关系

本设计中，VASK按照系统可以允许的最差VSWR进行优化。减小VASK，POUT下降，但VSWR增大时能够保持EVM。按照以下VASK设置使EVM限制在20%以内：设计为1:1 VSWR下容许电压 ≥ 2.1V设计为4:1 VSWR下容许电压 ≥ 1.7V设计为8:1 VSWR下容许电压 ≥ 1.6V详细说明 MAX2902是专为868MHz至915MHz波段设计的单芯片发送器，符合FCC CFR47第15.247章节关于902MHz至928MHz ISM波段的规范。发送器IC具有极高集成度，大大减少了外部元件的数量。器件集成了发送调制器、功率放大器、RF VCO、8通道频率合成器以及基带PN码流低通滤波器。通过对BPSK调制信号滤波，降低了杂散信号的辐射，在美国ISM波段内能够获得8个独立的发送信道。为BPSK、ASK和OOK扩频提供输入；通过直接调制VCO可以实现调频(FM)。该器件适用于配合外部差分天线工作。

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