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電路功能與優勢 本電路為寬帶直接變頻發射機模擬部分的完整實施方案（模擬基帶輸入、RF輸出）。通過使用鎖相環(PLL)和寬帶集成電壓控制振蕩器(VCO)，本電路支持500 MHz至4.4 GHz范圍內的RF頻率。PLL中的LO執行諧波濾波，確保提供出色的正交精度。低噪聲LDO確保電源管理方案對相位噪聲和EVM沒有不利影響。這種器件組合可以提供500 MHz至4.4 GHz頻率范圍內業界領先的直接變頻發射機性能。 電路描述 
寬帶低EVM直接變頻發射機 (CN0134)
圖2. 直接變頻發射機評估板 需要對ADF4350 RF輸出進行濾波，以衰減諧波水平，使ADL5375正交產生模塊的誤差最小。依據測量和仿真得知，奇次諧波對正交誤差的貢獻大于偶次諧波；如果將奇次諧波衰減至−30 dBc以下，則可以實現−40 dBc或更好的邊帶抑制性能。ADF4350數據手冊給出了其二次諧波(2H)和三次諧波(3H)水平，如表1所示。為使三次諧波低于-30 dBc，大約需要衰減20 dB。
表1. ADF4350 RF輸出諧波水平（未經濾波） 本電路提供四種不同的濾波器選項，以適應四個不同的頻段。這些濾波器針對100 Ω差分輸入（ADF4350 RF輸出及適當的匹配）和50 Ω差分輸出（ADL5375 LOIN差分阻抗）而設計，并采用切比雪夫響應，以獲得最佳濾波器滾降，但通道紋波會增多。 濾波器原理圖如圖1所示。這種拓撲結構十分靈活，既可以使用全差分濾波器，使器件數量最少，也可以對各路輸出使用一個單端濾波器，或者綜合運用以上二者。我們發現，對于較高頻率(>2 GHz)，兩個單端濾波器的串聯電感值是全差分濾波器電感值的兩倍，因而器件寄生效應的影響得以減小，可提供最佳性能。對于較低頻率(<2 GHz)，全差分濾波器足以滿足需要。 ADF4350輸出匹配包括ZBIAS 上拉電阻，電源節點的去耦電容也起到一定的作用。為實現寬帶匹配，建議使用阻性負載(ZBIAS = 50 Ω)，或者將一個阻性負載與ZBIAS的電抗性負載并聯。后者提供的輸出功率稍高，具體取決于所選的電感。請注意，可以將并聯電阻作為差分元件（即100 Ω）放置在位置C1c，使電路板空間最小。表2中的c型濾波器即為這種情況。 寄生效應常常會導致截止頻率低于設計值，所以濾波器的設計截止頻率應為目標頻段中最高頻率的約1.2至1.5倍，留出一定的余量。PCB寄生效應可以在EM仿真工具中進行仿真，以提高精度。 寬帶低EVM直接變頻發射機 (CN0134)
圖3. ADF4350 RF輸出濾波器原理圖
表2. ADF4350 RF輸出濾波器元件值（DNI = 不插入） 從表2可以看出，在1250 MHz以下的較低頻率時，需要一個五階濾波器。對于1.25 GHz至2.8 GHz的頻率，三階濾波器便足夠。對于2.8 GHz以上的頻率，由于此時諧波水平非常低，足以滿足邊帶抑制要求，因此無需濾波。 寬帶低EVM直接變頻發射機 (CN0134)
圖4. 濾波器b的邊帶抑制（850 MHz至2450 MHz） 對于使用濾波器b（850 MHz至2450 MHz）的電路，其邊帶抑制性能與頻率的關系如圖4所示。此次掃頻的測試條件如下：基帶I/Q幅度 = 1 V峰峰值差分正弦波，與500 mV (ADL5375-05)直流偏置正交；基帶I/Q頻率(fBB) = 1 MHz。 寬帶低EVM直接變頻發射機 (CN0134)
圖5. EVM圖 誤差矢量幅度(EVM)衡量數字發射機或接收機的性能質量，反映幅度和相位誤差所導致的實際星座點與理想位置的偏差。EVM圖如圖5所示。 表3給出了有濾波器和無濾波器兩種情況下的EVM測量結果。本例中，基帶I/Q信號是利用3GPP測試模型4，使用Rhode & Schwarz AMIQ（數字輸出）和外部16位DAC板(AD9788)而產生。另外還使用了濾波器b。圖6為EVM測試設置的框圖。 寬帶低EVM直接變頻發射機 (CN0134)
圖6. EVM測量設置（原理示意圖） 鄰道泄漏比(ACLR)衡量相鄰通道的功率與主通道功率的關系，用dBc表示。 LO相位噪聲和調制器的線性度是ACLR的主要影響因素。ACLR測試設置與EVM測試設置大致相同，只不過同軸濾波器位于AD9788 DAC板的I/Q輸出端，以便減少混疊產物。
表3. 單載波W-CDMA復合EVM結果：ADF4350 RF輸出端有濾波器和無濾波器兩種情況對比 （根據3GPP規范測試模型4測量） 以差分方式驅動ADL5375 LO輸入，除了可以改善邊帶抑制和EVM之外，還具有性能優勢。與單端LO驅動相比，調制器OIP2性能可以提高2 dB至5 dB。請注意，多數外部VCO僅提供單端輸出，因此ADF4350采用差分輸出優于使用外部VCO。 圖7顯示使用850 MHz至2450 MHz濾波器（濾波器b）的邊帶抑制結果。 寬帶低EVM直接變頻發射機 (CN0134)
圖7. 850 MHz至2450 MHz濾波器b的邊帶抑制結果 常見變化 當單個濾波器無法完成所需的寬帶操作時，可以使用ADF4350的輔助輸出，在兩種類型的濾波器之間切換。圖8顯示了這種情況：使用一個RF雙刀四擲開關(DP4T)選擇濾波器1或濾波器2的差分輸出。 寬帶低EVM直接變頻發射機 (CN0134)
圖8. 利用ADF4350的主輸出和輔助輸出實現濾波器切換的應用圖 |
