개요: WCDMA 송수신기 회로 전체를 자세히 설명하였다. 동작 주파수는 수신기의 경우 2140MHz, 송신기의 경우 1950MHz이다. MAX2388 프론트엔드 소자는 이 수신주파수를 190MHz의 IF로 주파수 변환 한다. MAX2309는 수신 IF를 베이스밴드로 변환하며 75dB의 이득 제어 범위를 제공한다. MAX2363은 320MHz의 송신 IF를 사용하며 I/Q 변조 기능 및 RF로 주파수 변환 기능을 제공한다. MAX2291 RF PA는 28dB의 이득 및 +28dBm의 출력을 갖는다. 자세한 다이어그램으로 패키지 크기와 I/Q 베이스밴드 인터페이스를 설명하였다.
WCDMA 수퍼헤테로다인 RF 송수신기는 다음 네 개의 핵심 IC를 중심으로 설계된다.
MAX2388 수신 프론트엔드
MAX2309 IF 쿼드러처 복조기
MAX2363 쿼드러처 변조기/업컨버터 송신 IC
MAX2291 RF 전력 증폭기
병렬 포트를 사용하여 인터페이스 PC 보드를 제어하는 PC 호환 애플리케이션 소프트웨어는 이 설계에 대해 베이스밴드 제어
기능을 제공한다. 인터페이스 PC 보드는 WCDMA 레퍼런스 설계 보드에 플러그인 되며, 베이스밴드 I-Q 신호에 접속하여
사용자가 송수신기 설계를 완전히 수동과 키보드로 제어할 수 있도록 해 준다.
칩셋 구조는 다음과 같다. RF 수신 대역은 2110MHz~2170MHz이며, RF 송신 대역은 1920MHz~1980MHz이고,
완벽한 듀플렉스 동작을 위해 각 신호 경로를 안테나로 연결해 주는 듀플렉스 필터가 사용된다. 첫 번째 신호 변환 단에는 일반적인
RF LO가 사용되었고, 합성기(신서사이저)는 송신 IC에 내장되어 있다. 수신 IF는 190MHz로 설정되었으며 송신 IF는
380MHz로 설정하여 주파수 듀플렉스 주파수간 차이가 가능하도록 하였다. 베이스밴드 프로세서로의 인터페이스는 아날로그 I-Q
신호에 의해 이루어진다.
RF 프론트엔드
MAX2388은 고 이득 LNA를 저전류형 단일 평형 믹서와 결합한 형태이다. 이 LNA는 2dB의 NF에서 15dB의 이득(저이득
모드에서는 0dB)을 제공하며, 믹서는 약 7dB의 이득을 제공한다. 듀플렉서에서 3dB, 그리고 LNA 출력에 있는 RF단
간 필터에 의해 2.5dB의 손실이 생기는 것을 감안할 때 대역내 순 이득은 약 18.5dB(고 이득 모드)이고, 노이즈 피겨는
약 5dB이다. 믹서 출력에는 LO 기본파를 억제하기 위해 IF SAW필터에 대해 로우패스 임피던스 매칭이 필요하다. 단일
평형 믹서를 쓴 이유는 주어진 성능에 대해 최저의 소비 전류 소모량을 구현할 수 있기 때문이다. 필요한 LO 드라이브 능력은
-10dBm으로 매우 낮다. 자세한 정보는190MHz
IF에서 동작하는 WCDMA 어플리케이션을 위한 MAX2388을 참고할 것.
IF 복조기
MAX2309는 IF 증폭기, IF LO 합성기 및 쿼드러처 복조 기능 등을 수신 경로에 대해 제공한다. IF 가변 이득
증폭기는 -35dB~+40dB(I 및 Q 베이스밴드 출력에서 측정시)의 신호 경로 이득을 제공한다. 온칩 PLL 및 VCO는
고정값의 2차 LO를 제공한다. 쿼드러처 복조기가 LO 경로에서 2분법(divide-by-two)을 사용하므로, VCO 기본파는
IF의 2배인 380MHz로 설정된다.
베이스밴드 인터페이스는 차동 방식의 DC 커플링 된 I 및 Q 신호에 의한다. 수신 진폭은 75dB의 신호 레벨 범위를 갖는
AGC에 의해 일정하게 유지된다. 정격 감도에서의 최소 신호 레벨은 10mV로 추정된다. 송신 진폭은 소프트웨어 설정에 따라
600mVpp 또는 900mVpp로 설정된다. 보다 자세한 정보는WCDMA,
190MHz IF에서의 MAX2309/MAX2312를 참고할 것.
송신 변조기
MAX2363은 베이스밴드 송신 I/Q 차동 입력 신호를 받아 쿼드러처 변조, IF 및 RF LO 합성 및 RF 업컨버전을
수행한다. IF LO는 760MHz로 동작하는 온칩 VCO 및 PLL에 의해 합성된다. 이 신호는 쿼드러처 변조기를 구동하기
위해 내부적으로 둘로 나뉘어진다. 쿼드러처 변조기의 출력 레벨은 3비트 "IF
DAC"과 전역 온칩 아날로그 Vgc 신호에 의해 설정된다. Vgc 신호는 하나의 핀으로 RF와 IF 신호 레벨을
나란히 설정한다.
RF 송신 및 LO
또한 MAX2363에는 칩 외부의 VCO 모듈을 사용하는 RF PLL도 내장되어 있다. RF LO은 high측 주입으로 설정되어
있고 약 10dBm을 MAX2388 수신 믹서 측으로, 그리고 -7dBm을 MAX2362 송신 업컨버터 믹서 측으로 생성한다.
이 업컨버터 출력 드라이버는 1920MHz~1980MHz의 WCDMA 대역에서 +8dBm까지의 출력을 제공할 수 있고, 출력
레벨은 58dB 범위에서 규격 신호 순도를 유지하면서 제어할 수 있다. 75dB의 송신 출력 제어 범위 요구사항을 만족시키기
위해, 외부의 가변 핀-다이오드 감쇠기가 전력 증폭기 입력 RF 필터 앞쪽에 추가된다.
MAX2291 RF 전력 증폭기는 실질적으로 PCS 대역에서 N-CDMA 애플리케이션에 사용할 목적으로 설계된 것으로서,
이 회로는 시험 버전으로 간주된다. MAX2291은 28dB의 이득과 +28dBm까지의 출력을 제공하며, RF 필터 및 핀
감쇠기에 의한 삽입 손실은 송신 회선에서 5dB가 된다. 이 전력 증폭기는 정격 출력 이하에서 MAX2363과 함께 최대 안테나
출력을 구현할 수 있다. PA 출력에 아이솔레이터 및 RF 전력 검출기가 사용되고 있고, 여기에 듀플렉서까지 합하여 대략 3.5dB의
손실이 +23dBm의 최대 안테나 출력에 대해 발생한다.
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