MAX2021

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

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。

4.1LO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

5.1LO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，MAX55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 MAX55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，MAX55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。 MAX55 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。

图1。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mV PP差分。这将导致在一个射频输出功率为-23.2dBm。

5.4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越的噪声性能，通常与一个+35.2 dBm的IIP3，P1dB为大于+30 dBm的和9.3分贝的噪声系数。

宽I/ Q端口带宽允许的端口被用作一个镜像抑制混频器下变频正交IF频率。RF和LO输入内部匹配到50Ω。因此，需要无匹配元件，只隔直流电容器所需要的接口。

5.6解调器输出端口注意事项

就像在调制器的情况下，需要某种形式的DC返回的4个基带端口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。图4显示了一个典型的网络，将用于连接到解调器操作每个基带端口。这个网络提供了一个共同的模式DC回报，实现了高频率双工器终止不必要的RF条款，还亲志愿组织可能带来的阻抗基带放大器阻抗变换。

网络的Ca , Ra , La 和Cb形成一个高通/低通网络到负载，同时传递所需的较低的中频频率终止频率高。LA，LB，CB，CC，LC，CD提供了一个可能的阻抗变压器。根据不同的阻抗变换和所需的带宽，更少数量的元素都可以使用。建议使L和Cb总是被使用，因为它们是高的频率双工器的一部分。如果功率匹配不关心，那么这将减少的元素只是双工器。

电阻R B提供了一个DC返回到设置共模电压。在这种情况下，由于芯片上的电路，该电压将是大约0V的直流。它也可以被用于减少下一阶段的负载阻抗。电感L d可以提供一点高频增益峰值宽带IF系统。电容C E是DC模块。典型值1.5pF的，50Ω，11nH和4.7pF，钙，镭，香格里拉，和C B。这些值可以改变取决于在LO，RF和IF的使用频率。电阻Rb是在50Ω到200Ω范围

图4中的电路不会允许LO泄漏RF端口归零。根据LO RF泄漏要求，可能需要微调电压

推出基带口空的LO泄漏。

图3。MAX2021解调器配置

图4。典型的过滤基带端口和DC返回网络

图5。解调器结合图

5.7功率调节偏置电阻的变化

微调电阻器R1，R2，和R3的LO缓冲器的偏置电流进行了优化。Maxim建议使用±1％公差的电阻，但是，标准的±5％±1％的组件可以使用，如果没有现成的值。典型应用电路中的电阻值被选为整个650MHz至1200MHz的频段，提供峰值性能。如果需要，该电流可以备份从这个标称值，通过选择不同的R1，R2，和R3的值。表1和表2列出的性能折衷，可以预期这些偏置电阻的各种组合。正如表内，不同的工作频率，性能权衡可能会更加明显。更多详细信息，请与工厂联系。

5.8布局的注意事项

设计合理的PCB是任何射频/微波电路的重要组成部分。保持RF信号线尽可能的短，以减少损失，辐射和电感。为了获得最佳性能，路线，接地引脚裸露焊盘的痕迹直接向包下。 PCB裸露焊盘必须连接到地平面的PCB。有人建议，可以使用多个过孔，此焊垫连接到较低级别的接地平面。这种方法提供了良好的RF/热传导路径的设备。将裸露焊盘焊接器件封装到PCB的底部。 MAX2021评估套件，可以用来作为一个参考电路板布局。 Gerber文件可以请求www.maximintegrated.com后。

表1中。典型性能权衡电流调制模式的函数

5.9电源旁路

正确电压的电源旁路高频电路的稳定性是至关重要的。绕道所有VCC_引脚33PF和0.1μF电容置于尽可能靠近引脚。最小的电容应放置在最近的移动设备。为了达到最佳的性能，使用良好的的电压电源布局技术。 MAX2021有几个RF处理的阶段使用各种VCC引脚的，而他们有片上脱钩，片外它们之间的相互作用，可能会降低增益，线性度，载波抑制和输出功率控制范围。过度阶段之间的耦合可能降低的稳定。

5.10裸露焊盘RF/散热注意事项

MAX2021的36引脚TQFN-EP封装的EP的模具提供了低热阻路径。重要的是，该IC安装在印刷电路板被设计成从该接触进行热。此外，EP提供低电感射频设备的接地路径。

裸露焊盘（EP）必须被焊接到PCB上的一个地平面，无论是直接或通过数组的镀通孔。 9个通孔的阵列，在一个3×3阵列，提出了建议。垫焊接到地面的关键有效的热传递。尽可能使用稳固的地平面。

表2中。作为一个功能的解调模式电流消耗的典型性能权衡

5.11应用电路

MAX2021：典型工作电路

MAX2021：典型工作电路PCB图

5.12适用范围

•电缆调制解调器终端系统(CMTS)

•数字与扩频通信系统

•固定宽带无线接入

•GSM 850/GSM 900 EDGE基站

•微波链路

•军用系统

•预校正发送器与接收器

•RFID手持产品或入口读卡器

•单载波与多载波cdmaOne™和cdma2000基站

•单载波与多载波WCDMA 850基站

•视频点播(VOD)与DOCSIS®兼容的边沿QAM调制

•WiMAX发射机与接收机