应用笔记 277

MAX2333在WCDMA中的应用


摘要 : MAX2322是一款高性能SiGe接收机前端IC,优化于PCS (1900MHz)波段的CDMA应用。它包括LNA、混频器和可选择的LO缓冲器。本应用笔记给出了MAX2322调谐在2.14GHz WCDMA (宽带CDMA)时的测试性能,本范例中的中频(IF)频率为190MHz。前端增益、噪声系数和三阶截点分别为:18.5dB、5.8dB和-4.1dBm

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引言

MAX2322是一款高性能的硅锗接收器前端IC,该芯片为PCS波段(1900MHz)的CDMA (码分多址)应用优化。它包括低噪声放大器(LNA)、混频器和频率可选的本振(LO)缓冲器。低噪声放大器有三种模式:高增益高线性度模式、高增益低线性度模式和低增益模式。这些模式的选择由LIN、GAIN和SHDN三个引脚控制。混频器具有较高的IIP3 (输入三阶截止点)和低噪声特性,提供一个差分IF (中频)端口。这篇应用笔记中给出了MAX2322调谐在2.14GHz WCDMA应用条件下测试的性能指标。该范例中采用中频(IF)频率是190MHz。

图1. MAX2322方框图
图1. MAX2322方框图

应用电路性能

低噪声放大器(LNA)可以获得如下性能:13dB增益、2dB的噪声系数(NF)和8.8dBm的输入三阶截止点(IIP3)。输入和输出的反射损耗分别是-11.1dB和-27.5dB,当切换到低增益模式时增益减小10dB。通过改变LNA的偏置电阻可以设置IIP3和电流消耗,用户可以根据需要灵活地设计。

混频器部分可以获得如下性能:10.5dB增益、9.3dB的NF,当本振(LO)输入电平为-7dBm时,IIP3为4dBm。混频器优化于差分中频(IF)输出,需要并联一个2kΩ的电阻用于IF输出匹配。本范例中采用的线路板调谐在190MHz IF输出,并通过非平衡变压器匹配在50Ω。 在评估板中,非平衡变压器用来简化与射频检测设备的接口。混频器还需要一个片外偏置电阻,当这个偏置电阻变化时,IIP3和电流消耗也随之变化。

电路的原理图如图8所示,相关的性能数据如表1和表2所示。

表1. 低噪声放大器(LNA)性能
(VCC = 3.0V, 高增益和低增益模式, BUFFEN = 低, LOX2 = 低)
LNA High-Gain Mode
  (unit) 2110MHz 2140MHz 2170MHz
NF (dB) 1.99 2.08 2.18
Gain (dB) 13.13 12.78 12.51
Input RL (dB) -11.43 -11.85 -11.56
Output RL (dB) -31.35 -27.53 -23.46
Input IP3 (dBm) 8.92 8.83 9.17
ICC (IC total) (mA)   20.2  

LNA Low-Gain Mode
2110MHz 2140MHz 2170MHz
5.20 5.47 6.41
-2.59 -2.87 -3.45
-23.51 -22.61 -20.87
-21.56 -21.94 -16.77
11.83 14.41 12.33
  16.79  


表2. 混频器性能
(VCC = 3.0V, LO = 高端注入,中频 = 190MHz)
  (unit) 2110MHz 2140MHz 2170MHz
NF (dB) 9.82 9.36 10.15
Gain (dB) 10.88 10.58 10.30
Input IP3 (dBm) 4.00 4.00 3.91

上述各表中并不包含输入输出传输线损耗。

图2. S11施密斯圆图
图2. S11施密斯圆图

图3. S22施密斯圆图
图3. S22施密斯圆图

图4. S11
图4. S11

图5. S21
图5. S21

图6. S12
图6. S12

图7. S22
图7. S22

串联系统分析

假设双工器损耗是2dB,连接用的带通滤波器(BPF)损耗是3dB,那么串联系统的性能如下图所示:

Gain
18.5dB
-2dB
13dB
-3dB
10.5dB
NF
5.8dB
2dB
2dB
3dB
9.3dB
IIP3
-4.1dB
8.8dBm
4dBm


图8. MAX2322应用的原理图
图8. MAX2322应用的原理图