通信原理课程设计MAX2369 IQ 2000 MHz～800MHz 双频三模发射器.doc

通 信 原 理 课 程 设 计题目：MAX2369 I/Q 2000 MHz800MHz 双频三模发射器学院名称：电气工程学院专业班级： 电子信息工程051班姓 名： 学 号：指导老师： MAX2369 I/Q 2000 MHz800MHz 双频三模发射器摘要：本次课程设计主要是介绍由芯片MAX2369组成的2000MHz800MHz 的双频三模发射器及MAX2369的技术特点、封装形式、引脚功能、芯片内部结构及其典型电路。MAX2369是一个用于蜂窝电话的、完整的双频三模发射器芯片，有48引脚，采用48 QFN-EP（7mm×7mm）封装。芯片内包含功率放大器、上变频器、PPL和VCO等电路。由MAX2369构成的双频三模发射器的外部结构较为简单，外部主要由PCS输出、蜂窝输出、锁定输出、逻辑输出、环路滤波器、逻辑输入、DAC增益控制输入以及一些外接电源等组成。关键字：MAX2369芯片、双频三模发射器、功率放大器、上变频器、PPL和VCO电路 Abstract：This course design is mainly to introduction dual-band, triple-mode complete transmitter with 2000 MHz 800 MHz constituted by the chip MAX2369. And introduction the technique characteristics, pack a form and lead feet function,the inner part structure of the chip ,and its typical model electric circuit of the chip MAX2369. The MAX2369 is a complete dual-band, triple-mode complete transmitter for cellular phones .It have 48 pin, adoption 48 QFN-EP(the 7 mm × 7 mm) package.It include power enlarger, upconvered Pin machine, PPL and VCO electric circuit etc. Dual-band, triple-mode complete transmitter by MAX2369 is simple.The exterior mainly constituted by PCS output, beehive output, target output, logic output, external loop filter, logic importation, the DAC increase a benefit control importation and some circumscribe power supply's etc.Key word:MAX2369 chip a dual-band,triple-mode complete transmitter power enlarger upconvered Pin machine PPL and VCO electric circuit 目 录1 MAX2369芯片简介以及其用途-42 MAX2369技术特点-4 2.1 直流电流下的特性-42.2 交流电流下的特性-52.3 其他参数（最大绝对额定值）-63 MAX2369芯片封装和引脚功能-731 MAX2369封装形式-732 MAX2369引脚功能-74 MAX2369内部结构和工作原理-941 MAX2369芯片的内部结构-942 MAX2369芯片的工作原理-95 MAX2369典型应用电路-1051 MAX2369典型应用电路-1052 电路生成PCB板-115. 3 电路典型工作特性曲线-125. 4 槽路振荡电路-146 总结-157 参考文献-151 MAX2369芯片简介以及其用途MAX2369是由Maxim公司生产的一款芯片。它是一个用于蜂窝电话的、完整的双频澳门发射器芯片。器件取一个差动I/Q基带输入和混频达到IF，通过正交调制器和IF可变增益放大器（VGA）。MAX2369设计用于双带工作，支持TDMA用于PCS频带，以及TDMA和AMPS用于蜂窝频带。它主要适用于三模、双模或单模移动电话、人造卫星、双频带（时分多路复接方式）/AMPS(高级移动电话业务)手持设备、GAIT手持设备、卫星电话、无线数据链接（WAN/LAN）、高速数字无绳电话和无线局域网（WLL）等领域。2 MAX2369技术特点 MAX2369的主要技术特点如下： ·RF工作频率为8001000 MHz/17002000 MHz； ·I/O调制方式； ·工作电压+2.7+5.5 V； ·电源电流(在VGC=2.5 V时，加上本振缓冲器电流10 mA)：PCS方式为130160 mA，蜂窝数字方式为133165 mA，调频方式为ll5143 mA，睡眠模式为20uA； ·RF输出功率调频方式为+12 dBm，其余方式为+7 dBm； ·功率控制范围为30 dB(VGC=0.52.5 V)； ·工作温度为-40+85； ·有与SPITM/QSPITM/MICROWIRETM兼容的3线串行总线； ·单边带上变频，可免去SAW滤波器。2.1 直流电流下的特性表 2.1.1 标准操作值MAX2369的测试标准值: VCC= VBATT=+2.75V SHDN= TXGATE=+2.0V VGC=+2.5V RBIAS=16k TA=-40 +85, 除了特别注明的，标准值 TA= +25。标准操作值如表 2.1.1 所示。2.2 交流电流下的特性 评估系统:系统为50，所定义的标准操作值如表 2.2.1 所示。 差动输入电压 I/Q200mVRMS，常用模式为 VCC/2，调谐积分 CW 为300Hz，IF 合成器由无源延迟环路滤波器锁定；在 19.44MHz 时，REF =200mVp-p，VCC = SHDN = CS = TXGATE = +2.75V, VBAT = +2.75V,IF 输出负载 = 400，LOH, LOL 输入功率-7 dBm, fLOL=1017.26 MHz，fLOH=2061.26 MHz，IFIN = 125mVRMS 181.26MHz，使用IS-136 TDMA调谐，fRFH = 1880MHz, fRFL= 836MHz。 除了特别注明的，标准值 TA= +25。表 2.2.1续表 2.2.1注意 1（Note 1）: 见表 2.2.1 对寄存器的设定。注意 2（Note 2）：ACPR指定了VCM的额定范围。注意 3（Note 1）：VCM由I/Q基带电流源固定地提供±6A的电流。注意 4（Note 1）：根据设计所需要的描述设定。注意 5（Note 1）：接通后，在获得额定电压时，能够使充电泵正常工作。注意 6（Note 1）：充电泵的工作范围是0.5VVCC0.5V。2.3 其他参数（最大绝对额定值） ·VCC至GND 0.3V6V·DI,CLK, ,VGC, ,LOCK 0.3V(VCC+0.3V)·AC 输入脚（IFIN，Q，I,TANK,REF,LOL,LOH） 1.0V峰值·数字输入电流（,，CLK，I, ） ±10mA·，·连续功耗（TA70，70以上，减小27mV/） 2.5V·工作温度 -4085·结温 150·存储温度 -65160·引线焊接温度 300注意：最大绝对额定值中超出以上清单中的数据会使元器件发烫，从而对设备造成永久性破坏。不过这些数据没有包含设备功能的规范运行。可知长期最大额定值级别条件将影响设备可信度。3 MAX2369芯片封装和引脚功能 31 MAX2369封装形式MAX2369采用48QFN-EN（7mm×7mm）封装，有外露叶片（exposed paddle）。其引脚封装形式如图3.1.1所示。图3.1.1 MAX2369 引脚封装形式32 MAX2369引脚功能MAX2369 引脚功能如表 3.2.1 所示。表 3.2.1 MAX2369 引脚功能引 脚符 号功 能1RFL发射器RF输出用于蜂窝带(8001000MHz)，可用于FM和数字型式。开路集电极输出，有拉起电感至电源电压，是输出匹配网络的一部分，可直接连电池。2RFH发射器RF输出用于PCS带(17002000MHz)，开路集电极输出，有拉起电感至电源电压，是输出匹配网络的一部分，可直接连电池。3LOCK 开路集电极输出指示IFPLL锁定态，要求拉起电阻。4VCC电源，电源脚用于驱动级5VCC电源，连脚4正常工作6VCC电源用于上变频级7 数字输入。在TXGATE上逻辑低，除IFPLL,IFVCO，串行总线和寄存器外全关闭。8，9差动输入至RF上变频器。这脚内偏置1.5V，输入阻抗正常400差动。IF滤波器应AC耦合至这些端口。10，11，32，33，34，35，42NC空脚12RBIAS偏压电阻脚。RBIAS正常偏置1.18V。一个外电阻或电流源必须连至此脚设置偏压电流，用于上变频和PA驱动级。正常电阻16K。13，14，15CLK,DI,3线式串行总线输入端（与SPI/QSPI/MICROWIRE兼容）。脚上R-C滤波器减小噪声。16，17，41VCC电源端18，19差动IF输出。电感拉至VCC，一个差动IF带通滤波器连至此脚和之间，拉起电感是滤波器结构的一部分，差动输出阻抗是60020VGCRF和IF可变增益控制模拟输入，VGC浮动至1.5V，加0.52.6V控制RF和IF级增益。该脚上RC滤波可减小DAC噪声。21VCCIF VGA电源端22VCC I/Q调制器电源端23，24Q，Q差分Q通道基带信号输入端25，26I，I差分I通道基带信号输入端27 关闭控制输入端。逻辑低电平时，关闭所有电路。在上逻辑低关闭IC。28VCCVCO电源端29IFLOLO缓冲器输入端。差动LO输出。用寄存器位BUFEN和除法比控制输出缓冲器。30，31TANK-,TANK+IF VCO除法谐振回路引脚端，偏置1.6V36REF基准频率输入端，REF内偏置VCC0.7V，必须AC耦合至基准源，高阻抗端口。37VCCIF充电泵电源端。电源不同于系统VCC38IFCP IF充电泵的高阻抗输出端，通过IFRLL环路滤波器连至IFVCO调谐输入。39VCC数字电路电源端40，45，46，47，48GND接地43LOH高频段 RF LO输入端，AC耦合至此端口44LOL 低频段 RF LO输入端，AC耦合至此端口Exposed paddle(外露叶片)GND DC和ACGND用于IC返回，连至PC板接地4 MAX2369内部结构和工作原理41 MAX2369芯片的内部结构 MAX2369 内部结构框图如图 4.1 .1所示芯片内包含功率放大器、上变频器、PLL和VCO等电路。图 4.1 .142 MAX2369芯片的工作原理 器件取一个差动I/Q基带输入和混频达到IF，通过正交调制器和IF可变增益放大器（VGA）。然后，信号返回至一个外部基带滤波器和上变频至RF，通过SSB（单边带）混频器和RFVGA。信号用板上PA驱动器进一步放大。MAX2369设计用于双带工作，支持TDMA用于PCS频带，以及TDMA和AMPS用于蜂窝频带。通过加载数据在SPI/MICROWIRE与3线串行总线兼容选择工作形式。然后，MAX2369返回信号至相应端口。MAX2369包括两个RFLO输入端口和两个PA驱动器端口，取消了不需要的外部开关电路。MAX2369取串行总线优点设置型式，如电荷泵电流，高或低边带抑制和IF/RF增益。5 MAX2369典型应用电路51 MAX2369典型应用电路 MAX2369的典型应用电路如图 5.1 所示。图 5.1 MAX2369的典型应用电路图中从上至下，从左至右的名词解释:·PCS OUTPUT-PCS 输出·CELLULAT OUTPUT-蜂窝输出·LOCK OUTPUT-锁定输出· LOGIC INPUT-逻辑输出·BIAS CTRL-偏压控制·FRAC-NPLL-帧校准NPLL·LOOP FILTER-环路滤波器·TANK-槽路· LOGIC INPUT-逻辑输出·DAC GAIN CONTROL INPUT-DAC 增益控制输入52 电路生成PCB板使用Protel 99 画出电原理图如图 5.2 所示。封装生成PCB板如图 5.3所示。图 5.2 MAX2369的典型应用电路的电原理图图 5.3 封装生成PCB板5. 3 电路典型工作特性曲线 若无特别标注，VCC=+2.8V 、VBAT=3.0V, TA=+25。特性曲线图如图 5.3.1 及图 5.3.2 所示。 5.3.1（a）IF PLL时间曲线图 5.3.1（b）槽路1/S11频率比 5.3.1（c）Icc与VGC 的比值特性曲线 5.3.1（d）VGC的输入输出功率比 5.3.1（e）IF输出与VGC IF 5.3.1（f1）IF输出与VGC输出 特性曲线 DAC设定的功率比特性曲线 功率比特性曲线 5.3.1（f2）IF输出与VGC输出功率比特性曲线 5.3.1（g）抑制单边带和 IF LO输出反馈5.3.2（a）I/Q基带频率响应 5.3.2（b）低频振动噪声对频率的影响 5.3.2（c）RFL 输出频谱 5.3.2（d）RFH 输出频谱 5.3.2（e）CASCADED ACPR/ALT功率比 5.3.2（f）CASCADED ACPR/ALT （RFL） 功率比（RFH） 5.3.2（g） 5.3.2（h） SPI/QSPI/MICROWIRE-COMPATIBLE.图如图5.3.3所示。图5.3.35. 4 槽路振荡电路 IF 槽路振荡器(TANK+, TANK-)完全差分，槽路振荡电路的外部部分如图5.4.1所示。图 5.4.1 槽路振荡电路求振荡频率的公式如下所示： 其中，CINT是槽路的内部电容，CD是变容二极管的电容，CVAR是可变调谐二极管电容，CPAR是Parasitic capacitance due to PC board pads and traces（对PC的补偿电容），CCENT是External capacitor for centering oscillation frequency(外部电容器的中心振荡频率)，CC是External coupling capacitor to the varactor（连接外部二极管的电容器）。6 总结作为电子专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次设计实践恰恰给我提供了一个应用自己所学知识的机会。在这次课程设计中，我的收获极大。要做一个课程设计，首先必须分析题目，从而了解要做这个课程设计，需要找到那些资料。从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后总电路的成型，都对我所学的知识进行了检验，使我对以前学过的知识有了一个系统的了解，更好地把理论知识用到实际中，更深刻地理解了每个元器件的作用。在整个课程设计过程中，花费时间最多的是对英文资料的翻译和论文的最后整理。通过去图书馆和上网，我收集了许多相关的资料和方案，但是大多数的资料还是英文的，因此需要大量的翻译工作。从这些工作中，我更好地熟悉了本专业的英语，对一些专业的词汇有了一定的认识和理解。但限于时间、条件和自身能力的限制，在设计和翻译过程中可能会出现一些错误。由于这次课程设计的芯片对我们来说比较陌生，且本人对所学知识的运用还有许多不足，系统还需进一步完善优化。又限于本人的水平，对论文中可能出现的一些错误，敬请老师批评指正。 7 参考文献1 黄智伟著，无线通信原理第一章第四节，P24P27。2. 赵负图著，无线接收发射应用集成电路手册，出版社:化学工业出版社，2004-02-01 P113P122 3.2 MAX发射器集成电路 ，3.3 完全双频带正交发射器集成电路 3.