アプリケーションノート 1211

WCDMAスーパーヘテロダインリファレンスデザイン:V1.0 RFトランシーバの詳細


要約: 完全なWCDMAトランシーバの詳細について説明します。レシーバの動作は2140MHz、トランスミッタの動作は1950MHzです。MAX2388のフロントエンドは、190MHzのIFにミックスダウンします。MAX2309は、レシーバのIFをベースバンドに変換すると同時に、75dBの利得制御範囲を提供します。MAX2363は、320MHzの送信IFを使用して、I/Q変調とRFアップコンバーション機能を提供します。

WCDMAスーパーヘテロダインRFトランシーバは、以下に示す3つの主要なICを中心に設計されています。
  • MAX2388受信フロントエンド
  • MAX2309 IF直交復調器
  • MAX2363直交変調器/アップコンバータ送信IC
インタフェースPCボードを(パラレルポートにより)制御する、PCと互換性のあるアプリケーションソフトウェアをロードすることにより、この設計のベースバンド制御が可能となります。インタフェースPCボードをWCDMAリファレンスデザインボードに差し込むと、ベースバンドのI/Q信号の接続が可能となるため、ユーザはキーボードを用いて完全に手動でトランシーバ設計の静的な制御ができるようになります。

チップセットのアーキテクチャは、以下のとおりです。すなわち、RF受信帯域は2110MHz~2170MHz、RF送信帯域は1920MHz~1980MHzで、デュプレクサのフィルタは各経路をアンテナに接続して全二重動作を確保します。最初の変換段では一般的なRF LOを使用し、そのシンセサイザは送信IC内に構築されています。受信IFは190MHzに、また送信IFは380MHzに設定することで、2つの周波数の間隔を確保しています。ベースバンドプロセッサへのインタフェースは、アナログI/Q信号を用います。

RFフロントエンド

MAX2388は、高利得LNAと低電流のシングルバランスミキサを組み合わせたものです。LNAは15dBの利得(低利得モードに切り替えたときには0dB)と2dBのNFを実現し、ミキサは約7dBの利得を実現します。デュプレクサ内で3dBの損失、RF段間フィルタ内のLNA出力において2.5dBの損失があり、正味の帯域内フロントエンドの利得は約18.5dBで(高利得モード)、ノイズ指数は約5dBです。LO基本波を抑制するため、ミキサ出力において、IF SAWフィルタへのローパスインピーダンス整合が必要となります。所定の性能に対する電力損失が最小ですむため、シングルバランスミキサを利用しています。必要なLO駆動レベルは極めて低く、-10dBmです。詳細については、アプリケーションノート486 「190MHz IF選択時のWCDMA向けMAX2388」を参照してください。

IF復調器

MAX2309は、IFアンプ、IF LOシンセサイザ、および受信経路に対する直交復調機能を備えています。MAX2309のIF可変利得アンプは、I/Qベースバンド出力で測定した場合、-35dB~+40dBの信号経路の利得を提供します。オンチップのPLLとVCOが、第2の固定LOを提供します。直交復調器はLOパス内で2分周を使用するため、VCO基本波は2倍のIFである380MHzに設定します。

ベースバンドインタフェースは、差動を用いたDC結合のI/Q信号です。受信振幅は、75dBの信号レベルの範囲にわたって、AGC機能によって常に一定に保たれます。定格感度での最小信号レベルは、推定10mVです。送信振幅は、ソフトウェアの設定に応じて、600mVまたは900mVP-Pに設定されます。詳細については、アプリケーション902 「WCDMA用に190MHz IFで動作するMAX2309/MAX2312」を参照してください。

送信変調器

MAX2363は、ベースバンドの送信I/Q差動入力信号を用いたトランスミッタICで、直交変調、IFとRFのLO合成、およびRFアップコンバーションを遂行します。IF LOはオンチップVCOとPLLを用いて合成され、760MHzで動作します。この信号は内部で2分周され、直交変調器を駆動します。直交変調器の出力レベルは、3ビットの「IF DAC」によって設定され、また、1つのピンでつながったRFとIFの両方の信号レベルを設定する広域のオンチップアナログVgc信号によっても設定されます。

RF送信とLO

MAX2363にはRF PLLも搭載され、オフチップのVCOモジュールを使用しています。RF LOはハイサイドの挿入用に設定され、MAX2388の受信ミキサ内に約-10dBm、MAX2363送信アップコンバータミキサ内に-7dBmを生成します。アップコンバータの出力ドライバは、1920MHz~1980MHzのWCDMAバンド内で最大+8dBmを供給することができ、出力レベルは、指定の信号純度を維持しつつ、58dBの範囲にわたって制御することができます。送信電力の制御範囲75dBの要件を満たすため、パワーアンプの入力RFフィルタの前に、外付けのpinダイオード可変減衰器を追加します。

図1. WCDMAシステムのブロック図
図1. WCDMAシステムのブロック図