超外差接收器MAX1470電路調(diào)整以及其天線匹配
出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-06-30 10:24:31
MAX1470是一個(gè)完全集成的低功耗CMOS與振幅要求在315MHz頻段的接收器。MAX1470不僅只需要少數(shù)的外部元件,而且它只要在低電流關(guān)斷模式下就能進(jìn)行工作,因此,MAX1470是對(duì)低成本、低功耗消費(fèi)市場(chǎng)應(yīng)用的理想選擇。此外,MAX1470的芯片組成中有一個(gè)315MHz的低噪聲放大器,如果接收信號(hào)強(qiáng)度指示器( RSSI)和放大器限制在10.7MHz階段,一個(gè)ASK解調(diào)器就能使模擬基帶數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。但評(píng)估板設(shè)計(jì)工作315MHz,如果實(shí)際要求工作在不同頻率或使用用戶自行設(shè)計(jì)的PCB時(shí),則需要“調(diào)整”電路。本文介紹如何進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
MAX1470的工作條件也是十分的簡(jiǎn)單,一般情況下,工作溫度為- 40 ° C至+85 ° C,額定電壓為0.3V至+4.0 V,儲(chǔ)存溫度為- 60℃至+150 ° C,連續(xù)耗散的功率為1039mW,采用一個(gè)28引腳TSSOP封裝。
所示為基于MAX1470的典型電路,為了改善RF性能,可以對(duì)三部分電路進(jìn)行調(diào)整:
● LNA槽路調(diào)整 ;
● 輸入匹配和電感 ;
● 晶振牽引 。
調(diào)整LNA槽路
連接在LNAOUT的LC槽路濾波器由L1和C9組成,選擇L1 = 27nH,C9 = 4.7pF,使槽路諧振在315MHz RF輸入頻率。諧振頻率由下式確定:

LTOTAL和CTOTAL包括L1、C9以及PCB引線、封裝引腳的寄生電感和寄生電容,另外還包括混頻器輸入阻抗、LNA輸出阻抗等,這些寄生參數(shù)對(duì)槽路濾波器的中心頻率影響較大,不可忽略。
為了獲得電路的靈敏度輸出,需要使槽路諧振頻率盡可能接近315MHz (或其它目標(biāo)頻率)。因此,用戶需要確定電路板的實(shí)際諧振頻率,然后調(diào)整元件參數(shù)。先去掉晶體,直接由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生晶振頻率,幅度大約為50mVp-p。RF信號(hào)幅度設(shè)置為-70dBm,監(jiān)測(cè)RSSI輸出(19引腳)。RSSI輸出在諧振頻率處達(dá)到,因此很容易找出諧振頻率。將RF頻率提高640kHz,信號(hào)發(fā)生器輸出頻率提高10kHz。更改兩個(gè)頻率后,RSSI幅度會(huì)隨之變化,偏離值。比如,假設(shè)諧振頻率為345MHz (而不是315MHz),如果引線電感為5nH (與PCB引線長度有關(guān)),LTOTAL=32nH,315MHz對(duì)應(yīng)的CTOTAL為7.98pF。由于實(shí)際諧振頻率為345MHz,實(shí)際CTOTAL為6.65pF,為了使振蕩頻率落在315MHz,CTOTAL必須增大1.3pF,即C9應(yīng)為6pF。
調(diào)整輸入匹配和負(fù)反饋電感
片外電感的影響可以通過連接在LNASRC (4引腳)和AGND之間的電感L3 = 15nH消除,該電感(除評(píng)估板PCB的7nH引線電感外)使LNAIN輸入阻抗的實(shí)部置為50Ω。C7為隔直流電容,應(yīng)盡可能選擇大電容(100pF甚至更大)。由于LNA輸入可以等效為一個(gè)50Ω電阻(只要L3 = 15nH,引線電感為7nH)與2.5pF電容串聯(lián),LNA的S11可由下式給出:

S11 = 50-j200 (315MHz)或S11 = 50-j145 (433.92MHz)。
選擇L2確保與LNA 50Ω輸入阻抗(或其它天線阻抗)匹配。因此,為了使MAX1470與50Ω天線匹配,只需要抵消虛部-j。利用L2可以方便地滿足這一要求,L2取值為(315MHz時(shí)):
L2 = 200/2 × 3.14 × 315e6 = 100nH
借助網(wǎng)絡(luò)分析儀觀察S11可以更好地實(shí)現(xiàn)調(diào)諧,將網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試口功率設(shè)置為-30dBm,以避免輸入飽和。顯示了不是匹配狀態(tài)下的電路板的S11,S11調(diào)諧在355MHz (而不是315MHz)。
如果將電感從100nH更改為355/315×100=120nH,則可得到更好的匹配所示。
晶體牽引
因?yàn)镸AX1470使用10.7MHz中頻作為低端注入頻率,晶體頻率由下式確定(單位均為MHz):

對(duì)于315MHz應(yīng)用,晶體頻率為4.7547MHz;對(duì)于433.92MHz應(yīng)用,晶體頻率為6.6128MHz。
如果電路板提供的負(fù)載電容與設(shè)計(jì)中晶體的負(fù)載電容不同,將會(huì)導(dǎo)致晶體頻率牽引,偏離規(guī)定的工作頻率,在參考時(shí)鐘內(nèi)引入頻率誤差。這時(shí),需要通過增加外部電容修正負(fù)載電容,從而將晶體頻率拉回到目標(biāo)頻率。
串聯(lián)一個(gè)牽引電容,將提高晶體頻率;反之,并聯(lián)一個(gè)電容將使晶體頻率降低。評(píng)估板上的等效電容為5pF,使用負(fù)載電容為3pF的晶體時(shí),需要串聯(lián)兩個(gè)電容(2×15pF)使頻率提高。如果不使用這些電容,4.7547MHz晶體的實(shí)際振蕩頻率為4.7544MHz,導(dǎo)致接收器諧振在314.98MHz,而不是315.0MHz,存在20kHz,即60ppm的誤差。對(duì)于特定的PCB,由于不知道具體的等效電容,可利用頻譜分析儀監(jiān)測(cè)IF (確認(rèn)頻譜分析儀通過隔直流電容接入電路),然后通過串聯(lián)或并聯(lián)電容的方法,使IF頻率“調(diào)整”到10.7MHz。
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