Maxim最低噪声、最高线性度、2GHz、零中频I/Q调制器，实现四载波WCDMA基站发射机
SUNNYVALE，CA，2005年8月15日。
Maxim Integrated Products (NASDAQ: MXIM)推出业界噪声最低、线性最高的2GHz、零中频I/Q调制器MAX2022，专为无线基础设施设计。MAX2022是Maxim公司不断丰富的基站产品线的最新器件，该器件包括了完整的从RF到数据流的解决方案，符合各种无线标准。
MAX2022非常适合2.5G/3G基站收发器，提供23dBm的OIP3和51dBm的OIP2，同时保持小于-173.2dBm/Hz的超低输出噪声密度。未经校准的边带抑制额定值为45.7dBc，未经调零的载波馈通限定为-40.4dBm。MAX2022可提供高达-20.8dBm的输出功率，在整个-40°C至+85°C温度范围内变化低于-0.005dB/°C。输出功率平坦度达0.32dB。综上所述，MAX2022能实现真正的4载波WCDMA/UMTS直接变频架构，并具有-27dBm/载波的功率和67dB的相邻信道抑制比(ACLR)。
MAX2022是1500MHz至2500MHz WCDMA、DCS/PCS/EDGE、cdma2000®以及WiMAX(s)无线基础设施的理想选择，这些应用要求高线性度和低噪声系数指标，以保持高水平的ACLR和误差向量(EVM)发送性能。在WCDMA应用中，MAX2022可为1载波、2载波和4载波调制分别提供高达71dB、68dB和67dB的峰值ACLR。(图1详细描述了随载波功率变化的ACLR、相邻信道抑制比(Alt CLR)以及输出噪声与载波功率的关系。) MAX2022的OP1dB线性度比最接近的竞争方案高3dB，输出噪声比竞争方案低15dB。(参见图2)
此外，极佳的输出噪声性能无需在调制器后连接昂贵的发射模板滤波器。MAX2022是目前业界唯一能实现该功能的4载波调制器，无需使用额外的基带I/Q缓冲放大器。由于系统带宽不受滤波器模板的限制，因此省去发射滤波器, 也简化了数字预矫正架构的设计。
作为完全集成的SiGe ZIF调制器/解调器，MAX2022内部集成有两个代表当前最高发展水平、用于调制同相正交信号的匹配混频器核、三个LO混频放大驱动器和一个LO正交分频器。同时内部还集成了非平衡变压器，支持单端RF和LO连接(参见图3)。此外，器件还具有基带输入匹配特性，可直接与发送DAC接口，无需昂贵的I/Q缓冲放大器。高集成度使得上变频调制器所占用的电路板面积缩小4倍，分立元件数量减少60%。更重要的是，MAX2022的ZIF架构省去了整个IF发射级，从而进一步缩小了电路板尺寸，降低了系统成本。用单个ZIF调制器即可有效替代四个IF放大器、两个上变频混频器、两个LO缓冲放大器、两个滤波器以及一个完整的合成器(VCO + PLL)。
为无线基础结构应用提供RF到比特解决方案，作为这种承诺的一部分，Maxim公司正向市场提供完整的UMTS/WCDMA发射机参考设计，该设计利用了MAX2022提供的突破性技术。图4给出了Maxim公司的发射机解决方案，该方案采用了新近推出的MAX5895内插DAC、MAX2057 RF VGA、MAX2015 RF功率检测器以及MAX2016增益和VSWR检测器。该参考设计的实际测量值如下所示。由表中可以看出：4载波时65dB的ACLR指标能够得到满足，具有-6dBm/载波的输出功率以及仅为-146dBm/Hz的超低噪声基底。相应的ACLR曲线如图5a、5b和5c所示。
| Number of Carriers | POUT per Carrier (dBm) | ACLR (dB) | Noise Floor (dBm/Hz) |
| 1 | 0 | 73 | -146 |
| 2 | -3 | 68 | -146 |
| 4 | -6 | 66 | -146 |
MAX2022采用紧凑的6mm x 6mm、36引脚薄型QFN封装。同时还提供无铅封装。起价为$8.95 (1000片起，美国离岸价)。
背景白皮书
无线基础设施的成本压力
自手机问世以来，设计人员一直在为两个看似矛盾的目标进行坚持不懈的努力，也就是在保持 (甚至提高) 整个无线通信性能的同时降低BTS硬件成本。近期业界的竞争压力使降低基站成本成为设计的中心议题，工程师们正在寻找降低BTS收发器硬件成本的有效方法。
对于每一代新产品设计，成本一般应降低30%至40%。针对无线通信前端，有两种重要方法可大大降低成本：第一种也是最有效的方法是通过采用多载波架构提高无线通信系统的性能 (即提高载波/信号比)。第二种方法则是降低无线通信系统的总元件数量。MAX2022采用代表当前最高发展水平、高性能的零中频发射架构，能实现以上两个目标。
零中频架构的机遇和挑战
零中频技术并不是最近提出的。由于其简单易用和性价比高的特点，因此实际上目前所有成熟的手机设计方案都采用了零中频(ZIF)架构。然而，由于ZIF架构性能的局限性，基站前端很少采用这种架构。由于具有足够的发射模板性能，ZIF发射机能够支持单路载波cdmaOne™和cdma2000应用。但是，对于包括WCMDA和多路载波cdma2000在内的高带宽应用，模板需求实际上不可能满足要求的裕量。
模板指的是发射机的频谱形状，主要是由系统的级联ACLR性能决定。4载波WCDMA/UMTS设计极难实现，因为这要求65dB的ACLR限制和-6dBm/载波的功率指标。传统的超外差架构以其固有的卓越ACLR性能一度占据主导地位。然而，就元件数目、电路板空间和功耗方面而言，这些设计明显逊色。尽管如此，在当前的基站发射机设计中仍能找到超外差架构的两种变形。(参见图6a和6b)。第一种方案利用了高IF注入外加一个IF至RF的上变频。
尽管从元件数目和电路板布局的角度来看，这种单上变频具有明显的优势，但这种架构需要一个极高性能的DAC。因此这种系统的优点被复杂和昂贵的数据转换器抵消了。这样一来，大多数基站超外差发射机都采用另一种方法：二次上变频架构，这可以降低DAC的复杂度和成本，但是却增加了元件数目、布板空间以及成本。
在MAX2022推出前，设计人员为了满足性能和成本要求，必须容忍这些架构上的缺憾。
MAX2022的器件功能
MAX2022解决了一度困扰ZIF设计的线性度和噪声限制问题。该设计的核心是两个Maxim公司专有的SiGe FET混频器，这两个关键模块最初是作为MAX2039/MAX2041/MAX2043和MAX9994/MAX9995/MAX9996系列高线性度上/下变频器的一部分而设计的。这些器件的LO驱动电路可提供仅为-163.5dBc/Hz的极低输出相位噪声。POUT <-27dBm/载波时，所产生的输出噪声接近热噪声限度，仅为-173.2dBm/Hz。当用于经典正交结构中时(图2)，这些内核的级联噪声基底比最接近的竞争对手低15dB。(参见图1和图3)。器件的P1dB线性度也提高了3dB。因此，MAX2022的动态范围比所有竞争调制器大18dB。
MAX2022的应用功能
MAX2022非常适用于频率范围为1500MHz至2500MHz的无线基础结构应用，包括符合WCDMA/UMTS、DCS/PCS/EDGE、cdma2000和WiMAX标准的系统。
该器件的一个重要特点是卓越的输出噪声性能，调制器之后无需紧跟发送滤波器模板。MAX2022是唯一一款能实现这些优异性能，且无需外加基带I/Q缓冲放大器的4载波调制器。由于系统带宽不再受滤波器模板的限制，因此省去发射滤波器能实现并简化ZIF数字预矫正架构的设计。预矫正算法实质上补偿了3阶和5阶(经常更高)互调(IM)失真的乘积。因此，补偿算法必须产生带宽比载波带宽高3至5倍的复杂信号。同类竞争调制器设计所需的滤波器模板显然对预矫正算法进行了折衷，因为1倍载波带宽的模板响应将抑制3阶和5阶修正补偿。
Maxim Integrated Products是国际领先的高品质模拟和混合信号器件供应商，其产品应用于真实世界的信号处理领域。欲了解更多信息，请联系Maxim，120 San Gabriel Dr., Sunnyvale, CA 94086。电话：408-737-7600，或URL：china.maxim-ic.com。
cdma2000是CDMA Development Group的注册商标。
cdmaOne是CDMA Development Group的商标。
WiMAX是Bandwidth.com, Inc.的服务标志。
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