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摘要：介绍了用于直接下变频（零中频）接收机的解调芯片ＭＡＸ２７０１的主要特点和功能，并给出了它在卫星接收机中的典型应用。 关键词：MAX2701 芯片 直接下变频 卫星接收机 随着无线通信技术的迅猛发展，面向专用系统的射频集成芯片的种类越来越多，集成度越来越高。从某种意义上讲，一个完整的无线通信系统射频模块的构建过程，已经变成对适合芯片的选择与使用的过程。因此，射频系统性能的优劣很大程度上取决于所选核心集成芯片的性能。ＭＡＸ２７０１是笔者在设计一种卫星通信接收机过程中所使用的一款美信公司用于直接下变频接收机的射频芯片。本文在介绍这款芯片特点的同时，将围绕它在卫星接收机中的具体应用做详细介绍。
图1 MAX2701的功能模块图
１ 美信ＭＡＸ２７０１零中频接收解调芯片 １．１ 概述 ＭＡＸ２７０１是一款用于零中频结构的正交调制解调芯片，它是专为２．１ＧＨｚ～２．５ＧＨｚ的宽带无线局域网系统设计的。零中频结构接收机在系统中不存在中频ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ），因而避免了镜像干扰，节省了镜像滤波器的设计成本；同时，它免去了中频变频模块和中频带通滤波器，大大简化了整个接收机的设计，节约了成本，易于高度集成化和小型化。 １．２ 基本模块 ＭＡＸ２７０１主要由五个功能模块组成：低噪声放大器ＬＮＡ、正交下变频器、基带可控增益放大器、基带增益平衡调控电路和偏置电路。其功能模块图如图１所示。 低噪声放大器ＬＮＡ模块由一个单端输入、增益可调放大器实现，它的噪声系数在电源电压＋３Ｖ时为２．３ｄＢ；正常工作状态下增益达１６ｄＢ。 正交解调模块将射频信号直接下变频到基带，解调出Ｉ／Ｑ两路信号。信号的放大和滤波主要集中在基带进行，对于放大器的设计和高Ｑ值滤波器的实现都很有利。同时，中频声表面波滤波器ＳＡＷ和中频本振模块的节省，大大简化了系统的复杂性，降低了成本，缩短了开发周期。
图2 卫星接收机模块简图
解调模块包括：两个线性度很高的双平衡混频器； 一个本振可选倍频模块、本振正交变换模块、基带Ｉ／Ｑ缓冲放大器。 基带可控增益放大器的设计在ＭＡＸ２７０１中独具特色，它对Ｉ／Ｑ两路信号分别采用了总增益８０ｄＢ、可控增益达６０ｄＢ的两级增益可调放大器。第一级是一个级联差分输入单端输出的宽带放大器，它的设计目标是在高增益状态下的低噪声、低功耗以及高线性度；第二级也是一个多级差分输入单端输出的宽带放大器。在这两级之间通过外接的滤波器可以构成频道选择滤波器，从而达到抑制邻道功率的作用。 Ｉ／Ｑ增益失配矫正模块是针对直接下变频接收机结构的增强措施。Ｉ／Ｑ两路基带信号会因为例如信道特性不同、本振信号相移误差等诸多因素导致增益的不平衡。这将导致解调Ｉ／Ｑ星座图上点迹混沌、ＥＶＭ值增大、误码率升高，严重影响解调性能。ＭＡＸ２７０１的Ｉ／Ｑ增益失配矫正模块首先比较Ｉ／Ｑ两路信号在最终输出端的幅度，其误差信号通过一个微分反馈网络，调节两级放大器的增益控制电路。动态调节两路信道的增益，从而补偿了前两级放大器增益的不平衡。此外，它对两路信道低通滤波器的插入损耗的失配同样能够起到平衡作用。 在ＭＡＸ２７０１芯片中还设计了增益可调放大器的偏移调控电路。它通过一个内置的偏置矫正反馈放大器消除增益可调放大器的直流偏移。在放大器的增益达到饱和状态时，直流偏移会影响放大器的工作点而影响非线性性能。在偏移调控电路中的时间常数会影响芯片的上电时间，所以在对上电时间要求比较严格的情况下，可以通过外接交流短路电容来禁用偏移矫正功能。 ＭＡＸ２７０１采用３Ｖ的低电压供电，正常工作状态下功率不超过０．５Ｗ，关断状态下功耗降低至６０μＷ。基带Ｉ／Ｑ两路信道带宽更是达到５６ＭＨｚ，使它的适用范围较为广泛。其适用的系统包括： １无线本地环路，无线局域网； ２宽带直接序列扩频系统； ３双向ＭＭＤＳ； ４宽带２．４ＧＨｚ ＩＳＭ频段无线电系统； ５数字微波系统。 表１中列出了ＭＡＸ２７０１的主要参数和性能指标。
表1 MAX2701的主要参数和性能指标 |
