MAX2644和MAX2242适用于2.4GHz频率开关WLAN应用

介绍MAX2644和MAX2242在WLAN应用中用于FHSS无线电的PA和PA驱动器的设计权衡和测量性能。修改了偏置和RF布局及匹配，以提高2450MHz的性能。 +23dBm输出功率在-12dBm输入功率下实现。施加 185V 时，电源电流为 3mA。

有许多商用收发器针对 2.4GHz FHSS（跳频扩频）应用进行了优化，例如蓝牙、HomeRF 和 DECT（数字欧洲无绳电话）。这些IC中的大多数发射功率有限，因此仅限于在非常短的距离内传输。许多寻求将其产品与竞争对手区分开来的PC卡制造商正在增加外部PA（功率放大器）以扩展其产品的传输范围。蓝牙和HomeRF允许天线的最大输出功率为+20dBm（100mW），而2.4GHz DECT可以传输高达+24dBm（250mW）的输出功率。这些应用的PA通常需要提供+23dBm至+27dBm的功率，以克服RF开关和双工器中预期的3dB损耗，这些开关和双工器将PA和天线分开（见图1）。为了延长电池寿命，蓝牙和 DECT 采用 GFSK（高斯频移键控）调制，HomeRF 使用两电平和四电平 FSK，允许使用饱和 PA，这比线性功率放大器更节能。

图1.一款 2.4GHz FHSS WLAN 收发器，用于蓝牙、HomeRF 和 DECT。

本应用笔记演示了MAX2242 2.4GHz PA在CSP（芯片级封装）配置（1.5mm x 2.0mm）中的性能，集成功率检测器和0.5μA电源电流关断功能（见图2）。此外，还采用了MAX2644，这是一种2.4GHz LNA，用作PA预驱动器。MAX2242 PA最初用于2.4GHz IEEE802.11b DSSS（直接序列扩频）应用。对于DSSS应用，PA提供+22.5dBm的线性输出功率，在33.3V电源下具有-3dBc ACPR性能，电源电流消耗为310mA。该应用的饱和输出功率为+26.5dBm，与2.4GHz DECT一样完美。MAX2242使用外部电阻设置器件的偏置电流，基本上允许针对特定应用定制器件的性能。PA的设计目标是+23dBm饱和输出功率，预计PA和天线之间的损耗约为3dB，以在天线上提供所需的+20dBm。由于许多可用的FHSS收发器IC仅提供-7dBm至-13dBm的输出功率，因此需要一个PA预驱动器来提供必要的输入功率，以驱动PA进入饱和状态。MAX2644具有17dB的小信号增益和+1dBm的输出P4dB压缩点，是理想的选择。

图2.MAX2242典型应用电路

对现有的MAX2242评估板进行了性能和电路更改。现有电路只需很少的改动即可达到所需的性能。外部偏置电阻改为91kΩ。并联输出电容C2从1.8pF改为2.2pF，距离器件输出稍远（评估板布局为5.5个陷波，输出上拉电感为230mil）。级间RF旁路电容C8移入（在C7和C8的焊盘之间，从焊盘A70移出2mils），C10移出（从焊盘A135移出4mils）。移动这些电容有助于改善级间增益，为了提高线性操作下器件的ACPR性能，该增益已被取消。元件位置参见图3，电路板布局帮助请参考MAX2242评估板数据资料。

图3.MAX2242 +23dBm元件贴装导轨

MAX2242调谐为+23dBm饱和输出功率，电源电流消耗为175mA （37%功率附加效率，或PAE），室温下为3.0V电源电压（T一个= +25°C）。测量输出功率、电源电流、增益和PAE与输入功率、电源电压和频率的关系（见图4至图7）。PA的一个有趣特性是，当RF功率被移除时，电源电流消耗降至29mA，而竞争PA的偏置电流仍然超过150mA（见图8）。还评估了PA的谐波含量，最坏情况下的杂散比载波低35dB。

图4.MAX2242 PA的输出功率和电源电流与输入功率的关系

图5.MAX2242 PA的增益与输入功率的关系

图6.MAX2242 PA的功率附加效率（PAE）与输入功率的关系

图7.MAX2242 PA的输出功率与频率的关系

图8.MAX2242 PA的电源电流，不施加RF电源。

MAX2644 2.4GHz LNA因其+4dBm输出P1dB压缩点、17dB小信号增益、8mA低电流消耗和集成输出匹配网络而被选为PA前置驱动器。MAX2644评估板无需修改，现成使用。对于本应用，测量MAX2644的输出功率和电源电流与输入电源和电源电压的关系（参见图9和图10）。当输入功率为-13dBm至-7dBm时，MAX2644采用3V电源提供6dBm至2dBm的输出功率，频率为45.3GHz。

图9.MAX2644 PA的前置驱动器输出功率与输入功率的关系

图 10.MAX2644的电源电流与输入功率的关系

然后根据发送器IC的输出功率范围测量MAX2644和MAX2242的级联性能。该系列为-23dBm至-12dBm的输入功率提供+5dBm的输出，在-22dBm时降至+9.13dBm，这是最坏情况下的预期输入功率（见图11）。采用185V电源时，电源电流消耗约为3mA（见图12）。输出功率与频率的关系在23.3GHz时的+2.40dBm至22.8GHz时的+2.48dBm之间保持相当恒定（见图13）。

图 11.MAX2644和MAX2242级联性能。

图 12.MAX2644和MAX2242总电源电流与输入功率的关系

图 13.MAX2644和MAX2242的输出功率与频率的关系。

测得的性能表明，MAX2644和MAX2242是任何需要最小电路板空间的低成本、低电流FHSS无线电设计的PA和PA驱动器级的绝佳选择。选择MAX2644作为接收路径LNA，增益为17dB，2.0GHz时噪声系数为2.45dB，并集成输出匹配，可进一步降低成本并改善系统的动态范围。

审核编辑：郭婷