개요: 이 애플리케이션 노트는 CDMA 시스템에서의 MAX2206 또는 MAX2208 전력 검출기의 애플리케이션을 지원하는데이터 표와 그래프 등을 제공한다. 측정 데이터는 836MHz 및 1880MHz용으로 제공된다. MAX2208의 동적 범위는 25dB이며, MAX2206의 경우 40dB이다. CDMA 파형의 출력 전압 리플에 대한 내용도 포함되어 있다. 50mVP-P 수준으로 리플을 감소시키고 응답 시간이 350µs가 되도록 추가적인 필터링이 사용된다.
휴대전화기 시스템은 적절한 시스템 운용과 용량을 극대화 시킬 수 있도록 송신 출력의 제어에 의존하는 경우가 많다. 특히 CDMA 기반 시스템의 경우에는 더욱 그러하다. Maxim은 송신 출력을 정확하게 검출하고 오차 없이 제어하도록 설계된 집적회로 제품군을 출시했다. 이 애플리케이션 노트는 CDMA 변조 입력 신호와 함께 MAX2206과 MAX2208을 사용하는 응용 회로와 데이터를 제공한다. 836MHz 및 1880MHz에서 작동할 수 있도록 데이터가 제공되었다. MAX2206 및 MAX2208 EV 킷은 이러한 부분들에 대한 데이터를 수집하기 위해 사용되었다.
MAX2206과 MAX2208에 대한 일반적인 사항
MAX2206과 MAX2208은 방향성 결합기에서 RF 신호를 받아 반복성이 높은 전압을 출력하는 광대역 (800MHz ~ 2GHz) 전력 검출기이다. 출력 전압은 입력 전력에 대해 단조 증가하며 온도와 공정 변동에 대해 보상되어 최대 입력 전력(+15dBm)의 경우 ±1dB 미만, 최저 전력의 경우 ±2.5dB 미만까지 변동을 감소시켜 준다. 이 두 전력 검출기 모두 공간 절약형 2 x 2, 피치 0.5mm의 UCSP로 제공된다.
MAX2206과 MAX2208 사이에는 두 가지의 큰 차이점이 있다. 첫 번째 차이점은 동적 범위이다. MAX2206의 동적 범위는 -25dBm ~ +15dBm에서 40dB이다. MAX2208의 경우, -10dBm ~ +15dBm에서 25dB로 MAX2206보다 낮지만 전력 전류의 소모가 적다.
MAX2208에는 통합형 필터가 내장 되었다. 이 필터는 평균 전력 검출 기능을 제공하기 때문에 CDMA 변조 신호를 취급하는 데 필수적이다. MAX2206은 이 필터가 없으므로, 이러한 신호를 정확하게 검출하기 위해서는 추가적인 필터링이 필요하다.
CDMA 애플리케이션
CDMA 애플리케이션에서 전력 검출기 사용 시 고려해야 하는 핵심 사항은 출력 전압의 리플 잡음이다. 이 잡음이 출력 전압에 생기는 이유는 CDMA 변조로 인해 상수 값이 아닌 진폭 엔빌로프가 발생하기 때문이다. 시스템 사양에 의해 전력 검출기로부터 받아들일 수 있는 최대 리플이 결정된다. MAX2208의 온칩 필터를 사용하는 경우, 이 사양을 만족시키지 못 할 수도 있다. 리플 잡음을 줄이기 위해서는 IC의 출력에 션트 커패시터를 연결하면 된다. 이 커패시터를 사용하면 출력 필터의 시정수가 증가되고, 로우패스 필터의 대역폭이 줄어들어 결과적으로 출력 리플 전압이 줄어들게 된다. 표 1에는 1500pF의 출력 커패시터 장착 시 MAX2208에서의 측정 결과가 나타나 있다.
표 1. MAX2208 성능 데이터 (1.5nF 출력 커패시터 사용)
836MHz
1880MHz
PIN (dBm)
VOUT (mV)
Ripple Noise (mVP-P)¹
VOUT (mV)
Ripple Noise (mVP-P)¹
15
1606
44
1643
49
13
1247
36
1291
35
11
965
29
997
29
9
741
23
765
24
7
562
19
577
20
5
427
16
439
17
3
325
15
335
15
1
245
14
254
13
-1
186
12
192
11
-3
141
12
146
10
-5
109
11
113
10
-7
86
11
89
10
-9
70
10
72
10
-11
59
10
60
10
그림 1. MAX2208 성능 데이터
MAX2206을 사용하는 경우, 통합 출력 필터가 없기 때문에 출력 전압을 평균화하여 CDMA 신호를 올바로 검출할 수 있도록 저항기와 커패시터로 구성된 외장 로우패스 필터를 출력 핀에 추가해야 한다. 출력 필터를 구성하는 저항기와 커패시터의 값을 증가시키면 필터 대역폭은 줄어든다. 필터 대역폭을 좁히면 리플 진폭이 작아진다. 표 2에는 MAX2206를 일반적으로 사용하여 얻은 측정
결과가 나타나 있다.
표 2. 1.5kΩ 직렬 출력 저항과 6.8nF의 션트 출력 커패시터를 사용한 MAX2206 성능 데이터
836MHz
1880MHz
PIN (dBm)
VOUT (mV)
Ripple Noise (mVP-P)¹
VOUT (mV)
Ripple Noise (mVP-P)¹
15
1558
47
1296
45
13
1264
37
1031
34
11
1036
29
818
27
9
856
23
651
21
7
717
19
523
17
5
613
16
426
14
3
535
13
354
12
1
476
11
299
11
-1
433
10
257
10
-3
415
10
228
10
-5
375
10
207
10
-7
349
10
190
10
-9
319
10
174
10
-11
283
10
158
10
-13
242
10
141
10
-15
200
10
122
10
-17
160
10
103
10
-19
126
10
85
10
-21
98
10
69
10
그림 2. MAX2206 성능 데이터
리플의 감소 효과는 거저 얻어지는 것은 아니다. 리플이 감소되면 응답 시간이 증가하게 된다. 즉 응답 시간과 리플 잡음 사이의 절충이 아루어져야 하는 것이다. 대부분의 CDMA 시스템에서 요구되는 응답 시간 규격은 아주 엄격하지 않다(일반적으로 500µs 미만). 이러한 응답 시간 요건을 만족시킴과 동시에 리플 잡음을 시스템 규격 이하로 줄일 수 있다. 예를 들어, 추가 필터링을 전혀 사용하지 않았을 때 MAX2208의 응답 시간은 15µs이다. 출력 커패시터를 추가하면 최대 50mVP-P까지 리플 잡음이 감소되고 응답 시간은 350µs까지 증가한다.
자신의 애플리케이션에 가장 적합한 부품은 무엇인가?
이 질문에 대답하기 위한 첫 번째 단계는 검출할 전력의 범위를 결정하는 것이다. 전력 범위는 검출되는 RF 출력, 그리고 지향성 커플러의 커플링 값에 의해 결정된다. 커플링 값이 클수록 검출기로 전달되는 RF 출력은 줄어든다. 커플링 값 또는 동적 범위가 높으면 MAX2208보다 15dB 더 낮은 전력을 검출할 수 있는 MAX2206이 가장 좋은 선택이 된다.
사용할 부품을 결정하는 또 하나의 요소는 기판 내에서 전력 검출기가 차지하는 면적이다. MAX2206은 출력 쪽에 추가적인 저항기가 필요하기 때문에 전력 검출기가 차지하는 면적이 커진다. 공간이 가장 중요한 설계상의 문제인 경우, MAX2208을 사용하는 것이 보다 컴팩트한 설계를 구현할 수 있다.
측정 데이터
이 애플리케이션 노트에 수록된 측정 데이터의 경우, 출력 부품 값은 응답 시간 500µs 미만, 50mVP-P 미만의 리플 잡음을 설계 파라미터를 기반으로 하였다. MAX2208에서 출력 리플을 감소시키기 위해 1.5nF의 션트 커패시터를 출력에 추가하였다(그림 3 참조). MAX2206의 경우 15kΩ의 직렬 저항과 6.8nF의 션트 커패시터를 사용한 RC 네트워크를 구현하였다(그림 4 참조).
그림 3. MAX2208 EV 킷 회로도
그림 4. MAX2206 EV 킷 회로도
MAX2208에서 리플 잡음이 50mVP-P 미만일 때 측정된 응답 시간은 350µs였다. MAX2206의 경우에는 240µs였다.
입력 신호 변조: CDMAONE (IS95) Reverse Link, 1% Pk-Avg = 3.9dB
참고:
사용된 시험 설정 값에서 리플 잡음 측정을 위한 잡음 플로어는 10mVP-P였다. 10mVP-P의 수치는 단순히 출력 잡음을 측정한 것이므로 전력 검출기의 성능 지표는 되지 않는다.
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