개요: 이 기술 문서는 한국형 PCS 대역(Tx = 1750~1780MHz)에서의 MAX2361 쿼드러처 송신기의 응용 방법을 다루고 있다. I/Q 베이스밴드 입력에서 RF 전치 구동증폭기 출력에 이르기까지, 출력 +10dBm에서 ACPR(인접채널 출력비) -55dBc 이상의 성능을 구현하기 위한 완전한 통합 솔루션을 실었다.
이 기술 문서는 한국형 PCS 대역(Tx = 1750~1780MHz)에서의 MAX2361 쿼드러처 송신기의 응용 방법을 다루고 있다. I/Q 베이스밴드 입력에서 RF 전치 구동증폭기 출력에 이르기까지, 출력 +10dBm에서 ACPR(인접채널 출력비) -55dBc 이상의 성능을 구현하기 위한 완전한 통합 솔루션을 실었다.
기본 설명
MAX2361은 다른 MAX236x 제품군과 마찬가지로 쿼드러처 변조기, 가변 이득 중간 주파수(IF) 및 RF 증폭기, 이미지 제거용 상향변환 믹서, 그리고 듀얼 RF 및 IF 신서사이저를 온칩으로 내장한 완전한 형태의 쿼드러처 송신기이다.
MAX2361 송신기는 듀얼 밴드 동작을 위해 설계되었으며 셀룰러 대역에서 AMPS, PCS 및 셀룰러 대역에서 CDMA,
그리고 W-CDMA를 지원한다. 원하는 동작 모드는 3-wire 직렬 버스를 통해 프로그래밍한다. MAX2361에는 2개의 IF
전압 제어 발진기(VCO), 2개의 입출력 포트, 2개의 RF 자국 발진기(LO) 입력 포트, 그리고 3개의 전력 증폭기(PA)
드라이버 포트를 갖고 있어 칩 외부의 대역 전환용 하드웨어가 불필요하다.
테스트 구성
테스트 진행은 엔지니어링 개발용 보드에서 이루어졌으며 회로 구성 방법은 그림 1에 나와 있다. 모든 데이터는 상온에서 다음 조건에서 기록되었다.
VBAT = 3.6VDC (PA 드라이버 바이어스용)
Vsub>CC = 2.8VDC (MAX2361로 입력)
외부 RF LO = 단일단 LOH에서 -9dBm
베이스밴드 입력 = 400mVP-P 차동 입력, 그림 2 참조
IF 주파수 = 130.38MHz
RF 주파수 = 1750 ~ 1780MHz
기준 주파수 = 19.2MHz
그림 1. 실험장비 설정 다이아그램
I/Q 베이스밴드 신호는 Agilent 4433B 신호 생성기로 만들어 IS-95A 역 CDMA 채널로 입력되고, 저항 방식의 외부 전압 분할기를 사용하여 I/Q 신호 차동 진폭을 약 400mVP-P로 감소시켰다(단일단 200mVP-P, 그림 2 참조).
그림 2. 단일단 I/Q 신호 (MAX2361 입력에서 측정)
그 다음 베이스밴드 신호가 MAX2361 I/Q 입력에 인가되어 업컨버전 된 후 쿼드러처 변조기와 IF 가변 이득 증폭기(VGA)에 의해 130.38MHz IF로 증폭된다. 이 IF는 칩 밖으로 나와 개별 소자 LC 필터를 거친 다음 다시 칩 안에서 이미지 제거 믹서 및 RF VGA에 의해 RF로 업컨버전 된다. 출력 드라이버 매칭은 하나의 풀업 인덕터 및 직렬 커패시터에 의해 구현하였다.
IF LO 신호는 온칩 신서사이저와 IF PLL을 구성하는 외부 탱크 및 루프 필터 소자들에 의해 생성, 조정된다. 또한
PLL 기준 주파수를 제공하는 19.2MHz 온도 보상형 크리스털 발진기 역시 외장형으로 부착했다.
외부 RF VCO 모듈, 루프 필터 및 내장형 RF PLL 신서사이저를 사용할 수도 있었겠으나, 테스트 시점에는 RF VCO
모듈을 사용할 수 없었다. 따라서 약 -9dBm에서 적절한 high 측 주입 신호를 만들어 내도록 설정된 외부 신호 생성기에
의해 RF LO가 제공되었다.
동작 모드, IF PLL 분주기 및 IF VGA 이득 등은 3-wire 버스 인터페이스 소프트웨어(그림 3 참조)에 의해 설정되었고,
외부 전압 영점 조절기를 사용하여 VGC 핀에서의 DAC 전압을 시뮬레이션 했다. 전력과 선형성 측정은 방향성 커플러를 사용하여
동시에 이루어졌다.
표 1에는 실제 실험실 측정 데이터가 나와 있다. 각 주파수(1750, 1765 및 1780MHz)에 대해 이득 제어 전압은
각 주파수 범위에 대해 변경되었고, 이 때 ACPR, 출력 및 소비 전류를 기록하였다.
표 1. 측정된 성능 데이터
VGC (V)
I.F. Gain Setting*
POUT (dBm)
ACP1 (dBc)
ALT1 (dBc)
Icc (mA) MAX2361
1750MHz
2.40
100
9.83
-56.1
-72.3
128
2.38
100
8.64
-56.4
-72.3
118
2.36
100
6.86
-55.9
-72.2
106
2.34
100
5.27
-54.6
-72.4
96
2.32
011
0.92
-58.1
-72.5
87
2.30
011
-0.78
-57.2
-71.5
8
2.28
011
-2.80
-56.8
-72.2
73
2.26
011
-5.00
-56.3
-68.6
67
2.24
011
-6.50
-57.6
-68.1
66
2.22
011
-7.65
-57.9
-65.8
65
2.20
011
-8.90
-58.7
-65.3
65
1765MHz
2.40
100
10.03
-55.3
-72.1
127
2.38
100
8.68
-55.7
-72.0
116
2.36
100
7.19
-55.1
-71.8
106
2.34
100
5.60
-54.1
-72.1
96
2.32
011
1.30
-57.8
-72.3
88
2.30
011
-0.75
-56.3
-69.7
79
2.28
011
-2.55
-56.0
-69.3
73
2.26
011
-4.65
-56.3
-68.2
67
2.24
011
-6.15
-57.0
-68.2
66
2.22
011
-7.52
-58.4
-67.2
65
2.20
011
-8.48
-59.2
-66.5
65
1780MHz
2.40
100
10.30
-54.5
-72.1
127
2.38
100
8.95
-55.0
-71.9
116
2.36
100
7.49
-54.6
-71.8
106
2.34
011
3.15
-58.3
-71.9
95
2.32
011
1.40
-57.2
-70.7
87
2.30
011
-0.25
-56.0
-69.8
80
2.28
011
-2.32
-55.8
-69.4
73
2.26
011
-4.24
-55.7
-68.4
68
2.24
011
-5.92
-56.9
-68.2
66
2.22
011
-7.25
-58.3
-67.4
65
2.20
011
-8.33
-59.0
-66.7
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*실제로는, 주어진 VGC에서 충분한 선형성을 유지하기 위해 IF 이득 설정을 조정하였다. 주어진
IF 이득 설정에 대해 VGC를 조정하면 POUT의 보다 단계적인 변경이 가능하다.
그림 5에는 1765MHz에서 스펙트럼 분석기를 사용하여 캡쳐한 전형적인 ACPR이 나와 있다. 스펙트럼 분석기가 방향성
커플러의 샘플링 포트에 연결되어 있으므로, dBm으로 나타낸 출력은 실제 출력과 비례한다. 출력 절대값은 RF 전력계로 측정한다.
그림 5. +10dBm에서의 MAX2361 드라이버 출력 (RFH0에서 측정)
그림 6에는 송신기 출력 I/Q 군집도가 나와 있는데, 각 사분면의 지점에 강하게 밀집되어 있음을 볼 수 있다. 전체 오류
벡터 크기(EVM; error vector magnitude)는 3%를 약간 상회하는데, 이 값은 한국 PCS 애플리케이션에는
아주 충분한 것이며 전송 신호 품질이 매우 양호함을 의미한다.
그림 6. +10dBm에서 측정한 MAX2361 EVM (RFH0에서 측정)
결론
본 실험으로 MAX2361 소자의 한국 무선 시장에서의 효율성과 응용 가능성을 입증할 수 있었다. MAX2361은 한국형
PCS 대역에서 +10dBm의 출력을 제공하면서도 ACPR 성능을 -55dBc 이상으로 유지할 수 있다. 측정된 EVM은 +10dBm
출력에서 3.05%이다.
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