將MAX2902與外部頻率合成器組合

MAX2902 ISM發(fā)送器設(shè)計(jì)用于與外部頻率合成器IC組合，形成完整的TX路徑方案。根據(jù)系統(tǒng)要求，可以使用小數(shù)N分頻或整數(shù)N分頻頻率合成器IC。了解兩種頻率合成器的通道步長(zhǎng)、相位噪聲和PLL鎖定時(shí)間有何不同，對(duì)于確定哪種頻率合成器更適合特定應(yīng)用是必要的。本說(shuō)明將嘗試說(shuō)明主要差異，以便正確選擇合成器。

MAX2900-MAX2904為單芯片200mW發(fā)送器，設(shè)計(jì)用于868MHz/915MHz頻段。每個(gè)IC上集成了一個(gè)基帶PN序列低通濾波器、發(fā)射調(diào)制器、功率放大器和RF VCO。MAX2900、MAX2901和MAX2903還包括一個(gè)完整的頻率合成器，允許這些器件作為完整的獨(dú)立RF發(fā)送器方案工作。MAX2902和MAX2904設(shè)計(jì)為與外部頻率合成器組合使用，為頻率規(guī)劃和通道設(shè)置提供了極大的靈活性。

選擇頻率合成器IC時(shí)，必須做出的第一個(gè)決定是使用整數(shù)N還是小數(shù)N分頻模型。設(shè)計(jì)良好的Σ-Δ小數(shù)N分頻頻率合成器可以在相位噪聲、PLL鎖定時(shí)間和比較雜散抑制方面產(chǎn)生卓越的性能。然而，雖然小數(shù)N分頻頻率合成器的成本持續(xù)下降，但整數(shù)N分頻頻率合成器IC仍然提供更便宜的解決方案。了解如何交易性能參數(shù)將有助于就使用哪種合成器做出更明智的決定。

比較頻率

使用帶有小數(shù)N分頻頻率合成器的MAX2902與使用整數(shù)N分頻頻率合成器的主要區(qū)別之一是比較頻率更高（F比較） 可以在保持相同或在許多情況下更小的頻率分辨率或步長(zhǎng) （F步).在整數(shù)N分頻合成器中，步長(zhǎng)與比較頻率相同。但是，在小數(shù)N分頻方法中，步長(zhǎng)與比較頻率相關(guān)F。步= F比較/2位，其中 BITS 是合成器中的小數(shù)位數(shù)。

較高的比較頻率可以顯著降低所產(chǎn)生LO信號(hào)的環(huán)內(nèi)相位噪聲。相位噪聲與主頻率合成器分頻器值（N）成正比。通過(guò)增加比較頻率，需要較低的N值才能實(shí)現(xiàn)相同的RF頻率，從而降低分壓器的噪聲貢獻(xiàn)。相位噪聲的降低可以通過(guò)下式計(jì)算

環(huán)路帶寬

隨著頻率合成器的比較頻率增加，可以使用更寬的環(huán)路帶寬，而不會(huì)降低比較雜散的抑制效果。隨著比較頻率的增加，比較雜散被向外推，允許環(huán)路濾波器的3dB點(diǎn)也向外移動(dòng)，同時(shí)仍然為基準(zhǔn)雜散提供足夠的衰減。

增加環(huán)路帶寬的好處是鎖定時(shí)間更短。鎖定時(shí)間與環(huán)路濾波器的截止頻率成反比，因此增加環(huán)路帶寬會(huì)減少PLL鎖定所需的時(shí)間。在許多應(yīng)用中，鎖定時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，與小數(shù)N分頻頻率合成器兼容的寬環(huán)帶寬可以證明是非常寶貴的。

增加環(huán)路帶寬的缺點(diǎn)是鑒相器噪聲現(xiàn)在積分在更大的帶寬上。相位噪聲通過(guò)環(huán)路濾波器轉(zhuǎn)折頻率恒定，之后開(kāi)始滾降。因此，當(dāng)環(huán)路濾波器轉(zhuǎn)角被推得更遠(yuǎn)時(shí)，LO信號(hào)的積分相位誤差根據(jù)以下公式增加：積分噪聲 = 10 x log（F2/F1) 其中 F1 和 F2 分別是窄環(huán)路和寬環(huán)路帶寬。

關(guān)于耦合的說(shuō)明

MAX2902具有片內(nèi)功率放大器，輸出高達(dá)+23.5dBm（典型值）。利用這種功率，調(diào)制后的RF輸出信號(hào)很容易耦合到MAX2902和頻率合成器IC之間的VCO走線(xiàn)上。雖然仔細(xì)考慮走線(xiàn)布線(xiàn)和接地將有助于最大限度地減少任何耦合，但布局尺寸限制通常無(wú)法完全消除耦合的影響。VCO線(xiàn)路上出現(xiàn)不需要的信號(hào)會(huì)導(dǎo)致MAX2902的LO相位噪聲惡化。環(huán)路帶寬設(shè)置得越寬，電路對(duì)RF耦合的影響就越小，因?yàn)殚]環(huán)會(huì)衰減耦合噪聲。如前所述，更寬的環(huán)路帶寬會(huì)增加系統(tǒng)的積分相位誤差。

應(yīng)用示例

舉了兩個(gè)例子。第一個(gè)使用整數(shù) N 分頻拓?fù)洌诙€(gè)使用小數(shù) N 分?jǐn)?shù)拓?fù)?。在整?shù)和小數(shù)模式下使用相同的頻率合成器IC，以說(shuō)明MAX2902在閉環(huán)中的典型性能。下面列出了設(shè)置參數(shù)以及兩種配置的相位噪聲圖。這兩種布置都提供了可行的實(shí)際解決方案，具體取決于整體合成器要求。

所使用的小數(shù)n分頻合成器有4位，這使其具有模數(shù)為16的小數(shù)分量。這使得比較頻率比整數(shù)大小寫(xiě)大八倍，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)的步長(zhǎng)小 50%。如果使用更大的模量分?jǐn)?shù)合成器，這種差異可能會(huì)更大。

從相位噪聲圖中可以看出，帶內(nèi)相位噪聲的差異為 （-73.00 - -82.83） = 9.83dB。這非常接近基于不同N分頻器值的理論差異10 * log （5856/732） = 9.03dB。因此，分?jǐn)?shù)頻率合成器改善了帶內(nèi)相位噪聲。然而，當(dāng)計(jì)算積分相位噪聲時(shí)，整數(shù)和小數(shù)方法的兩個(gè)值分別收斂為-29dBc和-30dBc。分?jǐn)?shù)情況中使用的更寬帶寬消除了初始相位噪聲優(yōu)勢(shì)，但使PLL鎖定時(shí)間縮短了約5倍。

結(jié)論

MAX2902為高度集成的發(fā)送器IC，可與整數(shù)N分頻合成器組合，形成完整的發(fā)送器方案。在選擇與MAX2902配合使用哪種類(lèi)型的頻率合成器時(shí)，必須首先評(píng)估和了解必要的性能規(guī)格和權(quán)衡。相位噪聲、鎖定時(shí)間、通道間距和成本都可能有所不同，以找到合適的頻率合成器解決方案。

審核編輯：郭婷