개요: 제어 신호의 전이 시간이 제어되지 않은 경우, 500mW PHS 기지국의 출력 스펙트럼은 요건을 충족할 수 없다. MAX2510을 사용하려면, On/Off 과도기 동안 깨끗한 출력 스펙트럼을 보장하기 위해서 단순 회로만을 추가한다.
소개
MAX2510은 디지털 무선 애플리케이션을 위한 고도의 통합 IF 트랜시버이다. 이것은 PHS 기지국 애플리케이션에서 사용되는 이상적인 부품이다. 현재 MAX2510은 중국의 20mW 및 200mW PHS 기지국에 설계되어 있다. 그렇지만, MAX2510이 500mW 출력 PHS 기지국 애플리케이션에 사용된 경우, 시스템 특성은 스펙트럼 재성장(Re-Growth)이 스펙트럼 품질 요건을 충족하지 못하는 것으로 나타났다. 스펙트럼 요건을 충족시키지 못하는 이 결함은 전송 게이트 제어 신호의 급경사 상승 구간과 높은 출력 때문인 것으로 밝혀졌다.
이 문서에서는 전송 게이트 신호 상에 슬로프 제어를 추가하여 스펙트럼 재성장을 감소시키기 위한 설계 트레드 오프(design trade-offs) 및 시뮬레이션을 소개한다.
설계 목표
500mW PHS 기지국 사양은 600kHz, 900kHz의 중심 주파수 및 대역외 주파수 오프셋에서 각각 800nW, 250nW, 2.5mW의 스퓨리어스 방사를 규정한다. 스퓨리어스 에너지는 30 kHz 대역폭에서 측정된다. PHS 기지국 출력 정격은 세 가지 유형(20mW, 200mW 및 500mW)이 있다. 이러한 출력 레벨은 300 kHz의 대역폭에서 측정된다.
표 1은 다른 출력PHS 기지국에 대한 요건이 나열되어 있다.
표 1
Offset
Frequency
Output
Power -> Spurious Emission
20mW
200mW
500mW
600kHz Offset
800nW
34dBc
44dBc
48dBc
900kHz Offset
250nW
39dBc
49dBc
53dBc
Out of band
2.5µW
29dBc
39dBc
43dBc
설계 접근법 및 시뮬레이션
위의 스펙트럼 재성장 요건을 충족시키기 위해서, TX 게이트 신호를 위한 아날로그 슬로프 제어 회로를 주의 깊게 설계할 필요가 있다. 출력은 로직 레벨 신호로 제어되고 출력 램프 상승 및 램프 하강 지속시간은 13μs 이내로 제한된다.
당사는 다양한 에지 전이 시간 및 형태와 함께 표준 PHS 소스 및 제어 신호를 사용한다.
사례 #1: 선형 에지 형태, 로직 제어 신호는 PA On 및 Off를 통제하는데 사용된다.
그림 1.
적색 스펙트럼은 표준 (입력) PHS 스펙트럼이고 청색 트레이스는 제어 신호 전이 동안 PHS 신호이다.
이 시뮬레이션에 기초하여, 600kHz 및 900kHz 오프셋의 스펙트럼이 -45dBc와 -48dBc라는 것을 알 수 있다.이것은 500mW PHS 기지국의 요건을 충족하지 못한다. 따라서, TX 게이트 신호를 위한 보다 복합적인 슬로프 제어 회로연구가 필요하다.
사례 #2: 코사인 에지 형태의 TX 게이트 제어 신호.
그림 2.
이러한 시뮬레이션 결과에 기초하여, 600kHz 및 900kHz 오프셋의 스펙트럼이 -77dBc와 -94dBc이라는 것이밝혀졌다. 이것은 PHS 요건을 충족시킨다. 코사인과 유사한 에지 전이를 일으키는 신호를 발생시키도록 제어 회로를 추가할 수있다.
설계 완성
원하는 제어 신호 효과를 달성하는 데는 최소한 두 가지 방법이 있다.
1. 베이스밴드 디지털 정형화
원하는 코사인 형태를 디지털 방식으로 생성할 수 있다. 데이터가 매 ms마다 갱신된다고 가정할 때, 13개 데이터 지점이
이 곡선을 생성하는데 필요할 것이다. 8비트 DAC (디지털-아날로그 컨버터)를 이용하고, 1V 범위를 가정하면, 최소전압 스텝은 약 ~ 4mV이다.
베이스밴드 프로세서에서 13 x 8 조견표가 생성되고 메모리에 저장된다. 두 가지 방법으로 원하는 전이 조견표를 생성할 수있다. 한 가지 방법은 시간 영역의 코사인 값을 단순히 계산하는 것이다. 또 다른 방법은 RF 출력 스펙트럼을 관찰한 다음스퓨리어스 방사 요건이 충족될 때까지 데이터를 조정하는 것이다. 이 제어의 구조는 아래 그림에서 보여준다.
그림 3.
2. 베이스밴드 아날로그 정형화
베이스밴드 프로세서는 원하는 제어 신호를 생성할 수 있도록 큰 적응성을 갖추고 있지만, 디지털 접근법은 베이스밴드 회로의수정을 필요로 하므로 일부 베이스밴드 자원을 점유한다.
베이스밴드 프로세서에서 전송된 제어 신호를 평활화하기 위해서 저역 필터로 원하는 결과를 얻을 수 있다.
설계 및 최적화 후, 아래 회로가 완성되었다.
그림 4.
이 시뮬레이션에 따라서, 600kHz 및 900kHz 오프셋의 스펙트럼은 -83dBc 및 -92dBc이며, 이는 요건을 충족시킨다.
이 회로가 추가되면, 구조는 아래 그림처럼 나타난다.
그림 5.
시뮬레이션에 따라서, 500mW PHS 기지국은 PA 인에이블 제어 신호에 단순한 에지 모양의 회로를 추가하여 스퓨리어스 방사 요건을 충족한다.
다운로드, PDF 형식
