应用笔记 2242

MAX2538使用优化的183.6MHz GPS中频LC滤波器


摘要 : 本篇应用笔记给出了用于MAX2538的183.6MHz GPS中频滤波器的设计。文中提供了仿真和测试得到的响应与性能数据。本滤波器是带有电容耦合的二阶巴特沃思(Butterworth)响应滤波器。插入损耗为3.2dB。GPS级联增益为28.9dB,噪声系数1.8dB。

MAX2538概述

MAX2538 LNA (低噪声放大器)、混频器是为蜂窝和PCS频段的CDMA (码分多址)应用优化设计的。通过为AMPS、数字蜂窝和数字PCS提供可切换的信号通道,MAX2538可以在三个频段、四种模式下使用。混频器提供了可以与任一混频器输入端口一起使用的IF端口,这些切换IF端口可以互换使用。除此之外,系列产品中的所有产品都为GPS (全球定位系统)下变频提供了LNA/混频器/LO (本振)通道。

目标

为183.6MHz GPS IF设计一个二阶、1kΩ、电容耦合的巴特沃思LC滤波器,取代IF SAW滤波器。本解决方案降低了成本并节约了印刷电路板(PCB)面积。

步骤1:

为了简便并且加快设计速度,使用滤波器设计软件。在本例中使用Filter Solutions 8.1*。

滤波器设计参数为:

2阶带通巴特沃思电容耦合滤波器
FC = 183.6MHz
BW = 15MHz
ZIN = ZOUT = 1kΩ
电感Q = 35–50
电容Q = 350–500

图1.
图1.

下面的电路(图2)和频率响应(图3)是从Filter Solutions软件得到的结果。图3中上边高亮蓝色的迹线是使用无损耗元件的滤波器的频率响应。红色迹线表示使用有损耗元件的滤波器的预期特性。

图2.
图2.

图3.
图3.

步骤2:

用MAX2538 GPS混频器模型设计MAX2538 GPS差分混频器输出(引脚20和21)与1kΩ IF滤波器之间的匹配网络。

图4.
图4.

步骤3:

用高频电路仿真器仿真匹配到MAX2538 GPS混频器的GPS中频滤波器的频率响应。本例中使用Agilent ADS 2002。为了减少无源元件的数量和插入损耗,把谐振回路(输入端的谐振电路)与将混频器输出阻抗匹配到1kΩ滤波器所需的匹配网络整合到一起。

图5.
图5.

图6为匹配到MAX2538 GPS混频器的GPS IF滤波器的频率响应。

图6.
图6.

步骤4:

用Agilent ADS对电路进行测试之后,对MAX2538的级联特性进行测试,测试覆盖的范围是从GPS LNA输入到GPS IF滤波器输出。

图7.
图7.

测试条件

VCC = 2.85V

FRF = 1575.42MHz, PINRF = -40dBm
IF = 183.6MHz
FLO = 2087.73MHz, PINLO = -7dBm
GPS LNA增益 = 17.5dB
GPS混频器增益 = 10dB
GPS RF SAW滤波器损耗 = -1.8dB

输出端的1kΩ电阻仅是为测试用的,因为滤波器的输出为1kΩ。为了计算级联增益,将测得的增益值加上由50Ω至1050Ω之间的失配引入的衰减。

衰减 = 0.5 × |20log(50 / 1050)| = 13.22dB

级联增益 = 测得的增益 + 0.5 × |20log(50 / 1050)|。从LNA输入到1kΩ输出(GPS IF输出)。

级联增益 = 15.7dB + 13.22dB = 28.9dB

级联增益 = LNA增益 + RF滤波器损耗 + 混频器增益 + IF滤波器损耗 = 28.9dB

分立的GPS IF滤波器损耗 = +28.9 dB - 17.5dB + 1.8dB - 10.0dB = 3.2dB

级联NF是从LNA输入到1kΩ输出(GPS IF输出)测得的。

级联NF = 1.8dB

IF部分使用的元件取值:

C1 = 1.6pF ±0.1pF GRM36COG1R6B050 Murata (0402)
C2 = 1.1pF ±0.1pF GRM36COG1R1B050 Murata (0402)
C3 = 11pF ±0.1pF GJ61555C1H110JB01B Murata (0402)
L1, L2 = 100nH 0603CS-R10XJB CoilCraft (0603)
L3 = 56nH ±5% 0603CS-56NXJB CoilCraft (0603)
R1 = 5.6kΩ ±1%

*Filter Solutions由Nuhertz Technologies, L.L.C., http://www.filter-solutions.com提供。