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电路笔记
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连接/参考器件
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欲获得更多信息和技术支持,请拨打 4006-100-006 或
访问www.analog.com/zh/circuits 。
ADF4350
集成 VCO 的小数 N 分频 PLL IC
ADL5375
宽带发射调制器
ADP150
低噪声 3.3 V LDO
ADP3334
低噪声可调 LDO
宽带低EVM直接变频发射机
电路功能与优势
电路描述
本电路为宽带直接变频发射机模拟部分的完整实施方案(模
图 1所示电路使用完全集成的小数N分频PLL IC ADF4350和
拟基带输入、RF 输出)。通过使用锁相环(PLL)和宽带集成
宽带发射调制器ADL5375。ADF4350 向发射正交调制器
电压控制振荡器(VCO),本电路支持 500 MHz 至 4.4 GHz 范
ADL5375 提供本振(LO)信号,后者将模拟I/Q信号上变频为
围内的 RF 频率。PLL 中的 LO 执行谐波滤波,确保提供出色
RF信号。两个器件共同提供宽带基带I/Q至RF发射解决方案。
的正交精度。低噪声 LDO 确保电源管理方案对相位噪声和
ADF4350 采用超低噪声 3.3 V ADP150调节器供电,以实现最
EVM 没有不利影响。这种器件组合可以提供 500 MHz 至 4.4
佳LO相位噪声性能。ADL5375 则采用 5 V ADP3334 LDO供
GHz 频率范围内业界领先的直接变频发射机性能。
电。ADP150 LDO的输出电压噪声仅为 9 μV均方根值,有助
于优化VCO相位噪声并降低VCO推挤(相当于电源抑制)的
影响。
图 1.直接变频发射机(原理示意图:未显示去耦和所有连接)
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“Circuits from the Lab” from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices
engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction
of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab
environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit
and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in
no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or
punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any “Circuit from the
Lab”. (Continued on last page)
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图 2.直接变频发射机评估板
需要对ADF4350 RF输出进行滤波,以衰减谐波水平,使
ADF4350 输出匹配包括ZBIAS上拉电阻,电源节点的去耦电容
ADL5375 正交产生模块的误差最小。依据测量和仿真得知,
也起到一定的作用。为实现宽带匹配,建议使用阻性负载
奇次谐波对正交误差的贡献大于偶次谐波;如果将奇次谐波
(ZBIAS = 50 Ω),或者将一个阻性负载与ZBIAS的电抗性负载并
衰减至−30 dBc以下,则可以实现−40 dBc或更好的边带抑制
联。后者提供的输出功率稍高,具体取决于所选的电感。请
性能。ADF4350 数据手册给出了其二次谐波(2H)和三次谐波
注意,可以将并联电阻作为差分元件(即 100 Ω)放置在位
(3H)水平,如表 1所示。为使三次谐波低于-30 dBc,大约需
置C1c,使电路板空间最小。表 2中的c型滤波器即为这种情
要衰减 20 dB。
况。
表 1. ADF4350 RF 输出谐波水平(未经滤波)
寄生效应常常会导致截止频率低于设计值,所以滤波器的设
谐波成分(二次)
−19 dBc
基波 VCO 输出
计截止频率应为目标频段中最高频率的约 1.2 至 1.5 倍,留出
谐波成分(三次)
−13 dBc
基波 VCO 输出
一定的余量。PCB 寄生效应可以在 EM 仿真工具中进行仿真,
谐波成分(二次)
−20 dBc
分频 VCO 输出
以提高精度。
谐波成分(三次)
−10 dBc
分频 VCO 输出
本电路提供四种不同的滤波器选项,以适应四个不同的频段。
这些滤波器针对 100 Ω 差分输入(ADF4350 RF 输出及适当
的匹配)和 50 Ω 差分输出(ADL5375 LOIN 差分阻抗)而设
计,并采用切比雪夫响应,以获得最佳滤波器滚降,但通道
纹波会增多。
滤波器原理图如图 1所示。这种拓扑结构十分灵活,既可以
使用全差分滤波器,使器件数量最少,也可以对各路输出使
用一个单端滤波器,或者综合运用以上二者。我们发现,对
于较高频率(>2 GHz),两个单端滤波器的串联电感值是全差
分滤波器电感值的两倍,因而器件寄生效应的影响得以减小,
可提供最佳性能。对于较低频率(<2 GHz),全差分滤波器足
以满足需要。
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图 3. ADF4350 RF输出滤波器原理图
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表 2. ADF4350 RF 输出滤波器元件值(DNI = 不插入)
频率范围(MHz)
ZBIAS
L1 (nH)
L2 (nH)
C1a (pF)
C1c (pF)
C2a (pF)
C2c (pF)
C3a (pF)
C3c (pF)
a. 500–1300
27 nH|| 50 Ω
3.9
3.9
DNI
4.7
DNI
5.6
DNI
3.3
2.7
2.7
3.3
100 Ω
4.7
DNI
3.3
DNI
b. 850–2450
19 nH || (100 Ω
in position C1c)
c. 1250–2800
50 Ω
0Ω
3.6
DNI
DNI
2.2
DNI
1.5
DNI
d. 2800–4400
3.9 nH
0Ω
0Ω
DNI
DNI
DNI
DNI
DNI
DNI
从表 2可以看出,在 1250 MHz以下的较低频率时,需要一个
五阶滤波器。对于 1.25 GHz至 2.8 GHz的频率,三阶滤波器
便足够。对于 2.8 GHz以上的频率,由于此时谐波水平非常低,
足以满足边带抑制要求,因此无需滤波。
对于使用滤波器b(850 MHz至 2450 MHz)的电路,其边带
抑制性能与频率的关系如图 4所示。此次扫频的测试条件如
下:基带I/Q幅度 = 1 V峰峰值差分正弦波,与 500 mV
(ADL5375-05)直流偏置正交;基带I/Q频率(fBB) = 1 MHz。
误差矢量幅度(EVM)衡量数字发射机或接收机的性能质量,
反映幅度和相位误差所导致的实际星座点与理想位置的偏
差。EVM图如图 5所示。
图 4.滤波器 b 的边带抑制(850 MHz 至 2450 MHz)
表 3给出了有滤波器和无滤波器两种情况下的EVM测量结
果。本例中,基带I/Q信号是利用 3GPP测试模型 4,使用Rhode
& Schwarz AMIQ(数字输出)和外部 16 位DAC板(AD9788)
而产生。另外还使用了滤波器b。图 6 为EVM测试设置的框
图。
邻道泄漏比(ACLR)衡量相邻通道的功率与主通道功率的关
系,用 dBc 表示。
LO 相位噪声和调制器的线性度是 ACLR 的主要影响因素。
ACLR 测试设置与 EVM 测试设置大致相同,只不过同轴滤波
器位于 AD9788 DAC 板的 I/Q 输出端,以便减少混叠产物。
图 5. EVM 图
表 3. 单载波W-CDMA复合EVM结果:ADF4350 RF输出端有滤波器和无滤波器两种情况对比
(根据 3GPP规范测试模型 4 测量)
频率(MHz)
复合 EVM,无 LO 滤波
复合 EVM,有 LO 滤波,滤波器 C
调制器输出功率(dBm)
2140
3.50%
1.80%
-7
1800
3.40%
1.50%
-7
900
3.30%
0.90%
-7
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常见变化
当单个滤波器无法完成所需的宽带操作时,可以使用
ADF4350 的辅助输出,在两种类型的滤波器之间切换。图 8显
示了这种情况:使用一个RF双刀四掷开关(DP4T)选择滤波器
1 或滤波器 2 的差分输出。
图 8.利用ADF4350 的主输出和辅助输出实现滤波器切换的应用图
进一步阅读
ADIsimPLL Design Tool
图 6. EVM 测量设置(原理示意图)
以差分方式驱动 ADL5375 LO 输入,除了可以改善边带抑制
和 EVM 之外,还具有性能优势。与单端 LO 驱动相比,调制
器 OIP2 性能可以提高 2 dB 至 5 dB。请注意,多数外部 VCO
仅提供单端输出,因此 ADF4350 采用差分输出优于使用外部
VCO。
图 7显示使用 850 MHz至 2450 MHz滤波器(滤波器b)的边
带抑制结果。
ADIsimPower Design Tool
ADIsimRF Design Tool
AN-0996 Application Note. The Advantages of Using a
Quadrature Digital Upconverter (QDUC) in Point-to-Point
Microwave Transmit Systems. Analog Devices.
AN-1039 Application Note. Correcting Imperfections in IQ
Modulators to Improve RF Signal Fidelity. Analog Devices.
数据手册和评估板
ADF4350 Data Sheet
ADF4350 Evaluation Board
ADL5375 Data Sheet
ADL5375 Evaluation Board
ADL5375/ADF4360 Direct Conversion Receiver Evaluation
Board
ADP150 Data Sheet
ADP3334 Data Sheet
修订历史
图 7. 850 MHz至 2450 MHz滤波器b的边带抑制结果
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