900MHz全双工无线发射器参考设计
图1. 参考设计板采用MAX2902单芯片发送器，设计工作在868MHz至915MHz波段。器件完全符合FCC CFR47第15.247章节关于902MHz至928MHz ISM波段的规范。
详细图片(PDF, 213kB)
图2. MAX2902 900MHz BPSK发送器参考设计框图，本文给出了特性报告(v1b)、方框图和接口连接，为减少来自PA的耦合，Tx IC的VCO、TCXO采用独立的LDO供电。LDO的第二路输出为合成器和Tx IC (PA除外)供电，发送器的PA直接由系统电源(VCC_MAIN)供电。此外，VSWR为8:1时，PA要求在满足20% EVM的条件下输出功率大于18dBm。这个40MHz的WLAN TCXO用来作为一个临时替代品，原设计为16.36MHz GPS基准。PLL能够接受1MHz至50MHz范围的任何参考时钟频率。客户应根据成本和对调制前载波的相位噪声容限选择合适的TCXO。
详情介绍
图1. 参考设计板采用MAX2902单芯片发送器，设计工作在868MHz至915MHz波段。器件完全符合FCC CFR47第15.247章节关于902MHz至928MHz ISM波段的规范。
详细图片(PDF, 213kB)
图2. MAX2902 900MHz BPSK发送器参考设计框图，本文给出了特性报告(v1b)、方框图和接口连接，为减少来自PA的耦合，Tx IC的VCO、TCXO采用独立的LDO供电。LDO的第二路输出为合成器和Tx IC (PA除外)供电，发送器的PA直接由系统电源(VCC_MAIN)供电。此外，VSWR为8:1时，PA要求在满足20% EVM的条件下输出功率大于18dBm。这个40MHz的WLAN TCXO用来作为一个临时替代品，原设计为16.36MHz GPS基准。PLL能够接受1MHz至50MHz范围的任何参考时钟频率。客户应根据成本和对调制前载波的相位噪声容限选择合适的TCXO。
实验室测试
系统性能总结
测量在以下条件下进行：测试ANT RF SMA，VCC = 3.3V、TA = +25°C、REF-OSC频率 = 40MHz、PLL锁定在900MHz、LDOEN = 高电平、CSB = 高电平、SCLK = DIN = 低电平、2.5VP-P 1.0Mbps PN码流(未滤波)作用在BPSK输入，必要时会提供附加说明。
| Parameter | Conditions and Comments | Target | Measured | Units | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Supply Current | Shutdown mode (LDOEN = LOW), VCC = 4.5V (worst case) | 1.7 | µA | |||
| For +17.5dBm at LPF output (VASK = 2.1) Includes LMX2353 synthesizer and TCXO supply current. |
141 | 104 | mA | |||
| Tuning Range | Range of VCO, freq determined by PLL | 902 to 928 | 902 to 928 | MHz | ||
| LO Integrated Phase Error | In 2MHz BW of demodulator, no modulation | 1.6 | °RMS | |||
| Phase EVM | EVM contribution from the above RMS phase error (for small angles, approximate EVM by ΦERR/(360/2pi) |
2.8 | % | |||
| Magnitude EVM | No modulation | 0.2 | % | |||
| 1.0Mbps PN sequence BPSK modulation | 13 to 14 | % | ||||
| Full-Power EVM | VASK = 2.1V, 8:1 VSWR (worst-case angle) Dominated by distortion due to VCO pulling |
VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 106mA (50Ω pwr = +16.9dBm) | 20 | 40.2 | % | |
| VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 114mA (50Ω pwr = +19.2dBm) | 20 | 43.6 | ||||
| VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 138mA (50Ω pwr = +20.6dBm) | 20 | 53.3 | ||||
| VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 299mA (50Ω pwr = +21.3dBm) | 20 | 30.1 | ||||
| Output Power | 50Ω load, 1.0Mbps BPSK modulation (Power at balun output is approx 1dB higher, due to BPF, T-line, SMA) EVM for specified VSWR (worst-case phase angle) is less than 20% |
VASK = 2.1V (for 1:1 VSWR tolerance) |
VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 103mA | 16.9 | dBm | |
| VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 133mA | 17.5 | 19.2 | ||||
| VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 141mA | 20.6 | |||||
| VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 145mA | 21.3 | |||||
| VASK = 1.7V (for 4:1 VSWR tolerance) |
VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 103mA | 16.7 | ||||
| VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 108mA | 18.2 | |||||
| VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 112mA | 19.0 | |||||
| VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 114mA | 19.4 | |||||
| VASK = 1.6V (for 8:1 VSWR tolerance) |
VCC_MAIN = 2.7V, ICC = 95mA | 16.2 | ||||
| VCC_MAIN = 3.3V, ICC = 99mA | 17.2 | |||||
| VCC_MAIN = 4.0V, ICC = 102mA | 17.8 | |||||
| VCC_MAIN = 4.5V, ICC = 104mA | 18.1 | |||||
| Reference Spurs | fCOMP = 2MHz, worst-case condition: VCC = 4.5V, +21.3dBm output power Actual measurement was < -63dBc (below noise floor of VSA) |
< -41 | < -42 | dBm/MHz | ||
| Output Harmonics | 2nd harmonic levels, at LPF output (limit is -27dBm/MHz in nonrestricted bands) | < -30 | -42 | dBm/MHz | ||
| 3rd harmonic levels, at LPF output (limit is -41dBm/MHz in restricted bands) | < -49 | -54 | ||||
测量数据
详细图片(PDF, 222kB)
图3. 输出功率和电源电流在不同工作电压情况下与PA增益(VASK)的对应关系
注意：该参考设计在Tx输出端使用了一个900MHz的BPF (约0.6dB IL)。参考设计和评估板PA端能够提供几乎相同的输出功率。
满功率输出时，参考设计的电源电流低于10mA，高于评估板的电流，原因是增大了PA的偏置从而降低VCO牵引。
详细图片(PDF, 219kB)
图4. 输出功率和EVM在不同VSWR情况下与PA增益(VASK)的对应关系
推荐工作点反映了在最大VSWR (最差工作条件)下，EVM保持在低于20%时的VASK值。
参考设计能够在相同EVM条件下提供更高的标称输出功率。
详细图片(PDF, 218kB)
图5. 输出功率和EVM在不同VSWR下与VCC的对应关系
本设计中，VASK按照系统可以允许的最差VSWR进行优化。减小VASK，POUT下降，但VSWR增大时能够保持EVM。按照以下VASK设置使EVM限制在20%以内：
设计为1:1 VSWR下容许电压 ≥ 2.1V
设计为4:1 VSWR下容许电压 ≥ 1.7V
设计为8:1 VSWR下容许电压 ≥ 1.6V
详细说明
MAX2902是专为868MHz至915MHz波段设计的单芯片发送器，符合FCC CFR47第15.247章节关于902MHz至928MHz ISM波段的规范。
发送器IC具有极高集成度，大大减少了外部元件的数量。器件集成了发送调制器、功率放大器、RF VCO、8通道频率合成器以及基带PN码流低通滤波器。通过对BPSK调制信号滤波，降低了杂散信号的辐射，在美国ISM波段内能够获得8个独立的发送信道。为BPSK、ASK和OOK扩频提供输入；通过直接调制VCO可以实现调频(FM)。该器件适用于配合外部差分天线工作。
本参考设计中，MAX2902作为发送IC工作在900MHz频段，通过National Semiconductor的LMX2353 N分数PLL控制。