MAX2021.docx

零中频 I/Q 调制器/解调器1.概述MAX2021 是一款低噪声、高线性度、直接上变频 /下变频、正交调制/解调器，适用于手持 RFID、便携式读卡器以及 750MHz 至 1200MHz 的单载波 /多载波GSM/EDGE、CDMA2000®、WCDMA 和 iDEN®基站与传统的二次变频结构相比，直接变频结构可显著降低发射/接收机成本，减小系统尺寸、降低功耗除了高线性度和低噪声优势外，MAX2021 还具备很高的集成度器件包括：两路匹配的无源混频器用于正交调制/ 解调、两路 LO 缓冲放大器和一路 LO 正交分配器另外，芯片还内置非平衡变压器，允许 RF 和 LO 单端输入作为附加功能，芯片内部还集成了基带输入匹配电路，可直接与发送 DAC 连接，省去了昂贵的 I/Q 缓冲放大器MAX2021 采用单+5V 供电，提供结构紧凑的 36 引脚 TQFN (6mm x 6mm)封装，底部带有裸焊盘在-40°C 至+85°C 范围内确保电气特性2.关键特性•750MHz 至 1200MHz RF 频率范围 •可选择功率模式：通过外部电阻设置器件工作在低功耗/低性能模式 •36 引脚、 (6mm x 6mm)、TQFN 封装，提供高隔离度调制器性能： •满足 4 载波 WCDMA 的 65dBc ACLR 要求 •OIP3 典型值：+21dBm •OIP2 典型值：+58dBm •OP1dB 典型值： +16.7dBm •LO 泄漏典型值：-32dBm •边带抑制典型值：43.5dBc •输出噪声谱密度：-174dBm/Hz •DC 至 550MHz 基带输入可直接与 DAC 连接，减少了 I/Q 缓冲器的成本 •直流耦合输入允许用户控制失调电压解调器性能： •IIP3 典型值：+35.2dBm •IIP2 典型值：+76dBm •IP1dB 典型值： > 30dBm •转换损耗典型值：9.2dB •NF 典型值： 9.3dB •I/Q 增益平衡：0.06dB •I/Q 相位平衡：0.15 °3.芯片结构3.1 引脚配置/功能框图引脚说明引脚 名称 功 能1,5,9-12,14,16-19,22，24,27-30,32,34,35,36GND 地2 RBIASLO3第三级本振(LO)放大器偏置，通过一个 332Ω 的电阻接地3 VCCLOA 本振(LO)输入缓冲放大器的电源，在尽可能靠近引脚处用 33pF 和 0.1uF 的电容旁路到地4 LO 本振输入，50Ω 输入阻抗6 RBIASLO1第一级本振(LO)放大器偏置，通过一个 432Ω 的电阻接地7 N.C. 无连接，悬空8 RBIASLO2第二级本振(LO)放大器偏置，通过一个 619Ω 的电阻接地13 VCCLOI1 1 信道第一级本振(LO)放大器电源，在尽可能靠近引脚处用 33pF 和 0.1uF 的电容旁路到地15 VCCLOI2 1 信道第二级本振(LO)放大器电源，在尽可能靠近引脚处用 33pF 和 0.1uF 的电容旁路到地20 BBI+ 基带 I 通道同相端口21 BBI- 基带 I 通道反相端口23 RF RF 端口25 BBQ- 基带 Q 通道反相端口26 BBQ+ 基带 Q 通道同相端口31 VCCLOQ2 Q 信道第二级本振(LO)放大器电源，在尽可能靠近引脚处用 33pF 和 0.1uF 的电容旁路到地33 VCCLOQ1 Q 信道第一级本振(LO)放大器电源，在尽可能靠近引脚处用 33pF 和 0.1uF 的电容旁路到地EP GND 裸露接地焊盘，该裸露焊盘必须通过多个过孔连接到地层4.详细介绍MAX2021 是专为在同相（I ）和正交（Q）基带的输入在 650MHz 到 1200MHz 的 RF 频率范围中的上变频差。

该设备还可以被用作一个解调器，将 RF 输入信号下变频到基带的直接应用包括 RFID 手持设备和门户网站的读者，以及单载波和多载波 GSM/ EDGE， CDMA2000，WCDMA 和 iDEN 基站直接转换架构是有利的，因为他们大大降低发射机或接收机成本，元件数量和功耗相比传统基于 IF 的双转换系统MAX2021 集成了内部的非平衡变压器，一个 LO 缓冲器，分相器，两个 LO 驱动器放大器，两个匹配的双平衡无源混频器和宽带正交组合该 MAX2021 的高线性组合-ERS，在结合部分的精确的同相和正交信道匹配，使设备的 POS-SESS 优异的动态范围，ACLR，1dB 压缩点，和 LO 和边带抑制特性 tics这些特性使 MAX2021 四载波 WCDMA 业务的理想选择4.1 LO 缓冲器，LO 输入巴伦，分相器MAX2021 需要一个单端 LO 输入，标称功率为 0dBm一个内部低损耗巴伦在 LO 输入LO 缓冲器输入到差分信号转换单端 LO 信号此外，内部的平衡 - 不平衡转换器相匹配的缓冲器的输入阻抗为 50Ω，在整个工作频带LO 缓冲器的输出经过分相器，它产生的第二 LO 信号是相对于原来的 90°转向。

在0°和 90°LO 信号驱动器的 I 和 Q 混频器4.2LO 驱动器分相器后，在 0°和 90°的 LO 信号分别由两级放大器放大，驱动器的 I 和 Q 混频器的放大的电平的 LO 信号，以补偿在 LO 驱动电平的任何变化的这两个阶段的 LO 放大器允许较宽的输入功率范围为 LO 驱动器MAX2021 可以容忍为-6dBm 至+3 dBm 的 LO 电平摆幅4.3 I/ Q 调制器MAX2021 调制器组成的一对匹配的双平衡无源混频器和平衡 - 不平衡转换器 I 和Q 差分基带输入接受信号从 DC 到 550MHz 差分振幅 4VP-P宽输入带宽允许的 MAX2021作为一个直接射频调制器或作为操作镜像抑制混频器宽共模合格范围允许直接接口与基带 DAC 的没有有效的缓冲电路之间需要基带 DAC 和 MAX2021 用于 CDMA2000 和WCDMA 应用该 I 和 Q 信号直接调制在 0°和 90°LO 信号上变频到 RF 频率通过平衡 - 不平衡转换器的 I 和 Q 混频器的输出相结合，以产生一个单端的 RF 输出5.应用信息5.1 LO 输入驱动MAX2021 的 LO 输入在内部匹配到 50Ω，需要一个单端驱动器在 750MHz 至 1200MHz的频率范围。

集成了巴伦，单端输入信号 LO 缓冲差分输入到差分信号转换外部隔直流电容器是唯一在此界面所需的外部零件 LO 输入功率应在-6dBm 至+3 dBm 范围的 LO输入功率为-3dBm 的建议为最佳表现评估5.2 调制器基带 I / Q 输入驱动器驱动器 MAX2021 I 和 Q 基带输入为最佳性能差异基带输入差分输入阻抗有 53Ω I和 Q 输入的最佳源阻抗是 100Ω 差分该源阻抗实现最佳的信号传送到 I 和 Q 输入，和最佳输出射频阻抗匹配 MAX2021 可以接受最多至+20 dBm 的输入功率电平上的 I 和 Q 输入操作复杂的波形，如 CDMA 运营商或 GSM 信号，利用远远低于输入功率电平这种低功耗运行作出必要的高峰值平均比这些复杂的波形的峰值信号必须保持在低于 MAX2021 的压缩级别四个基带端口需要某种形式的 DC 回报，建立一个共同的模式，芯片上的电路驱动器这样就可以实现直接直流耦合到基带端口（入住±3.5V 的共模范围内的） ，通过一个电感接地，或通过一个低阻值的电阻到地MAX2021 是一款被设计为直接与 Maxim 高速 DAC 接口这会产生一个理想的总发射阵容，以最小的辅助电路元件。

这种 DAC 包括双 DAC 的 MAX5875 系列，MAX5895 双插DAC这些 DAC 具有接地参考的差分电流输出典型终止成 50Ωloadresistor 的接地每个DAC 输出， 10mA 的额定直流输出电流结果到 0.5V 的共模 DC 水平调制器的 I / Q 输入由DACs 标称信号电平在-12dBm 的范围内为一个单一的 CDMA 或 WCDMA 载波，降低至-18dBm 的每个载波的四载波应用程序在 I / Q 输入带宽是大于 50MHz 的反应在 0.1 分贝直接连接的 DAC MAX2021 确保最大的信号保真度，与没有限制性能所需的基带放大器该 DAC 输出可以通过通过一个低通滤波器去除图像频率从 DAC 的输出响应双内插 DAC MAX5895 可以工作在最高以 x8 插值率这样做的好处的的 DAC 图像的频率移动到一个非常高的，远程的频率，缓和的基带滤波器的设计 DAC 的输出的本底噪声和内插滤波器的阻带衰减足够好，以确保满足 3GPP的本底噪声的要求大的频率偏移量，例如，60MHz 的与没有过滤需要在调制器的 RF 输出图 1 示出接口的 MAX2021 Maxim 的 DAC（在这种情况下，MAX5895 双 16 位内插调制DAC）和与 Maxim VGA 和 VCO/合成器集成电路的方便性和效率。

MAX5895 DAC 有可编程增益和偏移控制内置英寸这些可以被用来优化的 MAX2021 正交调制器的 LO 泄漏和边带抑制的差5.3 RF 输出MAX2021 利用内部的无源混频器的架构，使设备具有一个非常低的输出噪声层在这样的架构下，总输出噪声是一个典型的功率总和的理论热噪声（KTB）和片上 LO 缓冲器电路的噪声贡献表现在典型的工作特性，较低的输出功率水平接近的热限制 MAX2021 的输出噪声为-174dBm/Hz随着输出功率的增大，噪声电平跟踪 LO 缓冲器电路，这是约-168dBc/Hz 的噪声贡献发射机阵容图 2双工器网络为 GSM900 变送器的应用推荐在 I / Q 输入功率电平，设备的插入损耗，确定 RF 输出功率电平输入功率为交付的输入 I 和 Q 的内部 50Ω 终止电压的函数对于简单的正弦基带信号的 I 和 Q 输入的查询结果中的-17dBm 的输入功率电平传送到的 I 和 Q 的内部 50Ω 终端，电平 89mV PP 差分这将导致在一个射频输出功率为-23.2dBm5.4 外部双工器在 RF 端口 LO 泄漏可清零的电平小于-80dBm 传输通过引入上面的 I 和 Q 端口的 DC 偏移。

然而，这种空在 RF 端口可以妥协由不当终止 I / Q 中频接口必须小心，以匹配的 I/ Q 端口驱动的 DAC 电路不匹配的情况下，劳的第二个的顺序（2fLO）短期可能会泄漏到调制器的 I / Q 输入端口，它可以混合使用内部 LO 在 RF 输出信号产生更多的 LO 泄漏这种泄漏有效地抵消对 LO 归零此外，LO 信号反映在 I / Q，IF 端口产生的残余 DC 术语，可以扰乱归零条件作为展示了在图 2 中，在每个提供一个 RC 终止之后的 I+，我-，Q+，Q-端口在 RF 端口减少的 LO 泄漏本量根据不同温度，LO 频率，基带驱动条件有关详细信息，请参阅典型工作特性请注意，电阻值被选择为 100Ω 的转角频率 1 /（2πRC ）选择适当过滤 FLO 和2f 的 LO 泄漏，但不影响基带频率最高的基带响应的平坦性该共模 FLO 和 2f LO 信号在I+/ I-和 Q+/ Q 地看到的 RC 网络，从而成为 50Ω 终止的情况下（R / 2） 该 RC 网络提供了一个路径用于吸收 2F LO 和 FLO 泄漏，而电感提供高阻抗 FLO 和 2fLO 到帮助的双工过程5.5 RF 解调器MAX2021 也可以被用来作为一个 RF 解调器（参见图 3） ，将 RF 输入信号下变频到基带的直接。

接受单端 RF 输入功率高达+30 dBm 的信号从 650MHz 至 1200MHz 的无源混频器架构产生转换损耗通常 9.2 分贝的下变频器优化的高线性度和卓。