应用笔记 1211

WCDMA超外差结构参考设计: V1.0 RF收发器说明


摘要 : 本文给出了一个完整的WCDMA收发器的详细说明,接收器工作频率为2140MHz,发射器工作频率为1950MHz。MAX2388前端混频器下变频至190MHz IF。MAX2309将接收到的IF转换到基带,并提供75dB的增益控制范围。MAX2363利用320MHz发射IF,提供I/Q调制以及RF上变频功能。

WCDMA超外差结构RF收发器的设计包含以下三种芯片:

  • MAX2388接收前端
  • MAX2309 IF正交解调器
  • MAX2363正交调制器/上变频发送IC
加载兼容PC的系统软件控制PC板接口(通过并口进行通信)能够为该设计提供基带控制。将PCB接口插入WCDMA参考设计板,并允许基带I/Q信号连接,这样,用户就具备了一套完整的手动或键盘静态控制的收发器设计指南。

芯片组结构如下:RF接收频带为2110MHz至2170MHz、RF发射频带为1920MHz至1980MHz,且双工滤波器连接到天线的每条通道以实现全双工通信。共用的RF LO用于第一级转换器,且它的合成器内置在发射IC中。接收器中频设置为190MHz、发射器中频设置为380MHz,以满足双工频率的间隔。用I/Q仿真信号与基带处理器连接。

RF前端

MAX2388内置一个高增益LNA和一路低电流平衡混频器。LNA提供15dB增益(切换至低增益模式时为0dB)、噪声系数(NF)为2dB;混频器可提供近7dB的增益。双工器损耗为3dB,RF级间滤波器在LNA输出产生2.5dB损耗,带内前端净增益约为18.5dB (高增益模式)、噪声系数约为5dB。混频器输出端需要增加益路IF SAW滤波器的低阻匹配电路,用来抑制LO基频。本设计采用独立的平衡混频器,这是因为它在给定的性能指标下可提供最低的功率损耗。它所要求的LO驱动电平很低,只需-10dBm。获取更多资料,请参阅应用笔记486:"工作在WCDMA 190MHz中频的MAX2388"。

IF调制器

MAX2309提供了IF放大器、IF LO合成器和针对接收通道的正交解调功能。它的IF可变增益放大器为I、Q基带输出提供-35dB至+40dB的单通道增益。芯片内PLL和VCO提供了固定的第二级LO。由于正交解调器在LO通道上采用了一路2倍分频器,所以将VCO基频值设为2倍的IF,即380MHz。

基带接口通过差分、直流耦合的I、Q信号连接。通过具有75dB信号电平范围的AGC保持恒定的接收幅度。在额定灵敏度下估算的最小信号电平为10mV。发射幅度由软件设置为600mV或900mVP-P。更多资料,请参阅应用笔记902:"工作于WCDMA系统190MHz IF的MAX2309/MAX2312"。

发射调制器

MAX2363为发射器IC,该芯片对需要发送的基带I、Q差分输入信号进行正交调制、IF与RF LO合成以及RF上变频转换。IF LO通过芯片内的VCO和PLL合成,工作在760MHz。该信号在内部被分成两路,用于驱动正交调制器。正交调制器的输出电平可通过一个3位的"IF DAC"或芯片内全局模拟Vgc信号设置,使RF和IF信号保持协调工作。

RF发射和LO

利用片外VCO模块,MAX2363还可以构成RF PLL。RF LO的设置为高边注入,为MAX2388接收混频器提供约-10dBm输入、为MAX2363发送上变频转换器提供-7dBm的输入。上变频转换器输出驱动能够在1920MHz至1980MHz的WCDMA频段提供+8dBm的输出,输出电平的可控制范围大于58dB,同时保持规定的信号纯度。为了满足75dB的发送功率控制范围,在功放输入RF滤波器的前端添加一个外部pin变容二极管衰减器。

图1. WCDMA系统结构图
图1. WCDMA系统结构图