通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告MGCT04 TDMAAMPSCDMAAMPS雙模發(fā)射器電路設(shè)計(jì)

1、通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目 mgct04 tdma/amps/cdma/amps 雙模發(fā)射器電路設(shè)計(jì)學(xué)院名稱 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)老師 班 級 電子信息工程051班 學(xué) 號 學(xué)生姓名 二00八年六月mgct04 tdma/amps/cdma/amps 1900mhz/900mhz雙頻雙模發(fā)射器電路設(shè)計(jì)摘要mgct04是設(shè)計(jì)用于雙頻帶、雙模式蜂窩900mhz/pcs1900mhz移動(dòng)電話的發(fā)射器，能用于tdma/amps或cdma/amps兩種系統(tǒng)。mgct04也可在tdma/amps移動(dòng)電話中作為發(fā)射調(diào)制器和上變頻器使用，在cdma/amps移動(dòng)電話中作為發(fā)射上變頻器使用。mgct04含有900m

2、hz和1900mhz雙射頻通道、溫度補(bǔ)償?shù)腶gc放大器、有源濾波器、i/q正交調(diào)節(jié)器、功率放大器、與zarlink半導(dǎo)體公司和其他公司產(chǎn)品兼容的基帶和混合信號接口等電路。關(guān)鍵字：雙頻雙模 mgct04芯片 振蕩器 濾波器 放大器 輸入控制abstractthe mgct04 circuit is designed for use in dual band, dual mode cellular 900mhz/pcs1900mhz mobile phones. it can be used for both tdma/ampsor cdma/amps systems.the mgct04 is

3、compatible with baseband and mixed signal interface circuits from zarlink semiconductor and other manufacturers.system costs have been kept to a minimum by removing the requirement for an additional saw filter in the transmit if path. the agc has been split between rf and if sections to reduce noise

4、 and a low pass filter has been included before the if variable gain amplifier to remove spurious products produced in the modulator.key words: dual band dual mode mgct04 coms chip oscillatorfilter amplifier input control目 錄1.mgct04芯片簡介-4 11 mgct04的主要技術(shù)特性-4 1.2 mgct04的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖-62.mgct04芯片封裝與引腳功能-63.mg

5、ct04 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理-9 3.1 正交調(diào)制器-9 3.2 vhf 振蕩器輸入、振蕩器偏執(zhí)和分頻器-9 3.3 有源低通濾波器-9 3.4 if可變增益放大器-9 3.5 單邊帶混頻起-10 3.6 rf可變增益反放大器-10 3.7 輸出驅(qū)動(dòng)器-10 3.8 輸入控制-104.mgct04 應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)-10 4.1 各功能塊電路框圖-10 4.2 mgct04典型應(yīng)用電路-125.mgct04 應(yīng)用電路原理圖形與生成的pcb圖形-13 5.1 利用protel 99軟件制作的原理圖-13 5.2 利用protel 99 軟件制作的pcb圖形-146.總結(jié)-15 參考文獻(xiàn)-151.m

6、gct04芯片介紹1.1 mgct04的主要技術(shù)特性技術(shù)特性如表(1),表（2）所示。參數(shù)測試條件（除另外有說明外）：tamb=-30+70,vcc=2.73.6v。uhf lo電平為-15dbm(雙邊帶），i和q輸入為1.4v（峰鋒值），測試頻率為849mhz（900mhz輸出）和1910mhz(1900mhz輸出）。在產(chǎn)品測試和設(shè)計(jì)中，這些特性都是有保證的。 表（1） mgct04直流特性參數(shù)最小值典型值最大值單 位電源電流睡眠模式75ua待機(jī)模式電流810ma待機(jī)模式（前置分頻器禁用）電流4ma總電源電流118160ma待機(jī)到工作模式轉(zhuǎn)換時(shí)間10us邏輯輸入邏輯高電平vcc-0.6vcc

7、v邏輯低電平00.8v表（2） mgct04交流特性參數(shù)測試條件最 小 值典 型 值最大值單 位i和q的調(diào)制器i和q的輸入電壓差動(dòng)1.01.42.0v（峰鋒值）i和q的共模電壓1.2vi和q的差動(dòng)輸入電阻13.5ki和q的輸入帶寬2.5mhz中頻矢量偏移pout=+8dbm25db單邊帶抑制pout=+8dbm30dbvhf振蕩器輸入和分頻器輸入驅(qū)動(dòng)電平來自外部vhf振蕩器，通過匹配網(wǎng)絡(luò)224070mvvhf振蕩器偏置電壓1.2v前置分頻器的輸出電平6pf負(fù)載400mv（峰鋒值）前置分頻器分頻比率驅(qū)動(dòng)輸出到合成器8可變增益放大器if放大器工作頻率范圍50200mhzrf放大器工作頻率范圍750

8、2000mhz增益控制范圍8490db參數(shù)測試條件最小值典型值最大值單位最小增益的控制電壓0.1v最大增益的控制電壓2.6vagc控制電壓斜率3360db/v單邊帶的混頻器和特高頻振蕩器輸入蜂窩頻帶lo輸入電壓來自外部vhf振蕩器，通過匹配網(wǎng)絡(luò)-15-10-5dbmpcs頻帶lo輸入電平來自外部uhf振蕩器，通過匹配網(wǎng)絡(luò)-15-10-5dbm蜂窩頻帶lo輸入頻率范圍1ghz8501100mhzpcs頻帶lo輸入頻率范圍2ghz15002150mhz900mhz射頻輸出級（通過匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，50負(fù)載）rf放大器工作頻率范圍824849mhz輸出功率（注1）+8+19dbmacpr(cdma)po

9、ut=+3dbm,vcc=3v-66-52dbcacpr(tdma)pout=+8dbm,偏移量=30khz,vcc=3v-45-30dbcpout=+8dbm,偏移量=60khz,vcc=3v-90-60dbc輸出功率amps（注2）+10+14+19dbm接收頻帶噪聲在雙工頻率，偏移量=45mhz，pout=+3dm-128dbm/hz接收頻帶噪聲（869894mhz）ftx=849mhz,pout=+8dbm-123121dbm/hzlo泄漏pout=+8dbm-3020dbm鏡像抑制pout=+8dbm-30-20dbc其它寄生（注3）-20dbm1900mhz射頻輸出級（pcs，通過

10、匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，50負(fù)載）rf放大器工作頻率范圍18501910mhz輸出功率（注1）+8+18dbmacpr(cdma)pout=+3dbm.vcc=3v-66-52dbcacpr(tdma)pout=+8dbm,偏移量=30khz,vcc=3v-45-30dbcpout=+8dbm,偏移量=60khz,vcc=3v-90-60dbc接收頻帶噪聲雙工頻率，偏移量=80mhz,pout=+30dbm-128dbm/hz接收頻帶噪聲（19301990mhz）ftx=1910mhz,pout=+8dbm-123-121dbm/hz參數(shù)測試條件最小值典型值最大值單位lo泄漏pout=+8dbm-30-

11、20dbm鏡像抑制pout=+8dbm-30-20dbc其它寄生（注3）-20dbm注：（1）v（i/q）=1.4v,差分輸出形式，vhf lo=22mv, uhf=-15dbm。 （2）v（i/q）=1.4v(直流），差分輸出形式，vhf lo=22mv, uhf lo=-15dbm。 （3）除了接收頻帶和發(fā)射頻帶外，頻率范圍為10mhz10ftx。1.2 mgct04內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖mgct04芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括有iq調(diào)制器、濾波器、if和rf可變增益放大器（if/rf vga）、單邊帶混頻器（ssb mixer）、1900mhz/900mhz輸出功率放大器驅(qū)動(dòng)器（1900mhz/900mhz

12、 output driver）、2分頻器/4分頻器和移相器（2/4 and phase shift ）、振蕩器緩沖器（osc buffer）、偏置緩沖器（bias buffer）、完整的移相網(wǎng)絡(luò)（all pass phase shift network）、超高頻振蕩器的輸入選入選擇（uhf oscillator input select ）、自動(dòng)增益控制（vga control）、控制邏輯電路（control logic）等電路。mgct04芯片設(shè)計(jì)用于雙頻帶、雙模式 cdma/amps， is136/amps的移動(dòng)電話。 圖（1）mgct04內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖2.mgct04芯片封裝與引腳功能

13、mgct04采用小尺寸mlf封裝，其引腳封裝形式如圖（2）所示。圖（2）mgct04的引腳封裝形式mgct04的封裝尺寸如下圖(3)所示。 圖（3） 俯視圖 圖（3） 仰視圖mgct04 的引腳功能描述如表（3）所示。引腳符號功能1rf deg2連接外接電感，用來控制功率放大器的增益21900mhz 驅(qū)動(dòng)器差分輸出的反相輸出端3rf 900900mhz 驅(qū)動(dòng)器差動(dòng)輸出的同相輸出端4rf gnd射頻電路地5cp0分頻系數(shù)控制引腳端06vco gndvhf vco（壓控振蕩器）地7div out vhf 振蕩器 8分頻輸出8cp2分頻系數(shù)控制引腳端29vhf osc in外部vhf振蕩器的輸入端1

14、0vhf osc bias外部vhf 振蕩器的開關(guān)偏置電壓11vco vccvhf 振蕩器正電壓12gnd地13qinq+輸入14q-輸入15iini+輸入16i-輸入17vcc電源電壓18uhf vccuhf本機(jī)振蕩器輸入緩沖器的電壓端19lo 2ghz2 ghz的本機(jī)振蕩器輸入端20gnd uhfuhf 本機(jī)振蕩器輸入緩沖器的地端21lo 1ghz1ghz的本機(jī)振蕩器輸入端22agc中頻和射頻可變增益放大器的控制電壓23cp1分頻系數(shù)控制端124rf vcc射頻電路的電壓端25rf gnd射頻電路的地261900 mhz驅(qū)動(dòng)器差分輸出的反相輸出端271900 mhz驅(qū)動(dòng)器差分輸出的同相輸出

15、端28rf deg1連接外接電感，用來控制功率放大器的增益注：允許的最大的范圍提供的電壓（vcc） 4v操作的溫度 -40100控制輸入電壓 -0.6v+0.6v最大連接溫度（tj） 150容許溫度，tstg -55+1253. mgct04 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 概述：mgct04設(shè)計(jì)的電路在雙頻雙模cdma/amps is136/amps 移動(dòng)電話中提供作為發(fā)射器的作用。電路包含以下模塊：3.1 正交調(diào)制器基帶電路的i和q數(shù)據(jù)信號加到正交調(diào)制器的i和q輸入端，與來自vhf vco產(chǎn)生的本機(jī)振蕩器頻率混頻，產(chǎn)生中頻（if）信號?？刂戚斎攵擞?分頻或4分頻選擇功能。3.2 vhf振蕩器輸入、振蕩

16、器偏置和分頻器一個(gè)外部的vhf振蕩器電路采用交流耦合到vhf振蕩器輸入端，振蕩器驅(qū)動(dòng)正交調(diào)制器和內(nèi)部8分頻電路，降低輸出信號的頻率，輸出到片外的頻率合成器。這樣降低了輸出緩沖電路的功率要求，可使用一個(gè)低頻、低功率的cmos頻率合成器。如果不需要分頻器使能，連接輸出引腳端（div out ，引腳7）到正電遠(yuǎn)端，這樣可減少總的電源電流消耗。振蕩器偏置電路在芯片內(nèi)，因此，利用控制輸入端可以控制外部vhf振蕩器三三極管的關(guān)閉，再睡眠模式下偏置電壓也可被關(guān)閉?？刂埔_端的設(shè)置與功能如表（4）和表（5）表（4）控制引腳端的設(shè)置與功能（vhf lo在4分頻模式）控制輸入端功能cp2cp1cp0000睡眠模式

17、。所有的電路在低功耗模式001正交調(diào)制器導(dǎo)通。1900mhz模式。下邊帶uhf lo，中頻=vhf voc/4010正交調(diào)制器導(dǎo)通。900mhz模式。上邊帶uhf lo，中頻=vhf voc/4011待機(jī)模式。vhf振蕩器輸入緩沖器、振蕩器偏置和分頻器導(dǎo)通，其余所有的電路在低功耗模式表（5）控制引腳端的設(shè)置與功能（vhf lo 在2分頻模式）控制輸入端功能cp2cp1cp0100睡眠模式。所有的電路在低功耗狀態(tài)101正交調(diào)制器導(dǎo)通。1900mhz模式。上邊帶uhf lo，中頻=vhf voc/2110正交調(diào)制器導(dǎo)通。900mhz模式。上邊帶uhf lo ，中頻=vhf voc/2111待機(jī)模式

18、。vhf振蕩器輸入緩沖器、振蕩器偏置和分頻器導(dǎo)通，其余所有的電路在低功耗狀態(tài)。3.3 有源低通濾波器 正交調(diào)制器的輸出通過有源低通濾波器能率減寬帶噪聲和減少寄生輸出。3.4 if可變增益放大器 濾波后的中頻信號通過中頻可變增益放大器，倒相驅(qū)動(dòng)單邊帶混頻器。外部應(yīng)用agc自動(dòng)增益控制電壓允許整個(gè)電路的增益變化范圍最小為84db。中頻部分和射頻部分電路的自動(dòng)增益控制是分開的，一個(gè)內(nèi)部的自動(dòng)增益控制電路處理外部自動(dòng)增益控制電壓，分別驅(qū)動(dòng)中頻可調(diào)增益放大器和射頻可調(diào)增益放大器，并且在整個(gè)自動(dòng)增益控制范圍內(nèi)提供一個(gè)近似線性的控制特性。3.5 單邊帶混頻器 被調(diào)制的中頻信號饋送到單邊帶混頻器，將中頻（if

19、）上變頻為射頻（rf）,與來自外部uhf振蕩器輸入引腳端的射頻（rf）信號混頻，兩個(gè)外部uhf振蕩器輸入引腳端通過片上的多路器選擇。當(dāng)編成為1900mhz模式，vhf振蕩器為4分頻模式運(yùn)行。由于正交振蕩器驅(qū)動(dòng)信號到單邊帶混頻器的極性被反相，因此對于1900mhz pcs 選擇低端lo ，對于900mhz選擇高端lo 。這個(gè)技術(shù)科允許900mhz兩個(gè)頻帶公用中頻和濾波器。3.6 rf可變增益放大器 在單邊帶混頻器之后是rf可變增益放大器，它提供大約23db的增益變化范圍。在混頻器后，采用可控增益射頻放大器，因而減少了來自射頻混頻器的噪聲，避免了在射頻通道中附加的saw濾波器引起的增益變化，確保了

20、最大功率輸出。3.7 輸出驅(qū)動(dòng)器900mhz和1900mhz工作的功率放大器輸出驅(qū)動(dòng)級是分別提供的。對于2個(gè)功率放大器驅(qū)動(dòng)器采用不同的設(shè)計(jì)，可以提高放大器的功率效率，也容易解決電源去藕問題。900mhz輸出級為tdma操作提供了一個(gè)8dbm的線性輸出，為cdma操作提供一個(gè)35dbm的線性輸出。但是在amps模式中過驅(qū)動(dòng)可以獲得11dbmm（典型值）的輸出。當(dāng)rf和if增益減少時(shí)，在兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)級中直流電流減少，然而，所需的功率比最大輸出功率低，將改善效率。3.8 輸入控制 3個(gè)輸入控制科設(shè)置芯片不同的工作模式，不同模式的選擇可參見表（4）和表(5)所示的具體輸入控制。4.mgct04 應(yīng)用電

21、路的設(shè)計(jì)4.1 各功能塊電路框圖 (4a) 控制輸入cp0，cp1和cp2 （4b） 振蕩器偏置緩沖 (4c)分頻輸出電路 （4d）vhf振蕩器輸入緩沖 （4e）lo2ghzlo1ghz振蕩器輸入 (4f) 900mhz1900mhz輸出 （4g）i/q輸入 （4h）agc輸入4.2 mgct04典型應(yīng)用電路 mgct04典型應(yīng)用電路如下圖（4）所示。 圖（4）mgct04 典型應(yīng)用電路典型的1900mhz與900mhz輸出匹配網(wǎng)絡(luò)分別如圖（5）和圖（6）所示。 圖（5）典型的1900mhz輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 圖（6）典型900mhz輸出匹配網(wǎng)絡(luò)注：圖（5）和圖（6）中的l1和l2是提供直流電流流入

22、輸出引腳端的電感，不作為匹配網(wǎng)絡(luò)的部件。典型外部vhf振蕩器電路如圖(7)所示。圖（7）典型外部vhf振蕩器電路的連接lo輸入三測試電路如圖（8）所示。 圖（8）lo輸入測試電路5.mgct04 應(yīng)用電路原理圖形與生成的pcb圖形利用protel制作的原理圖型如圖（9）所示。圖（9），原理圖形 圖（9）生成的pcb板子如圖（10）所示 圖（10）6.總結(jié)當(dāng)我拿到此次通信原理課程設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，一下子就緊張起來了，因?yàn)槲铱吹缴厦娴念}目及涉及到的芯片都是平常很少見到或者在此之前根本就沒有接觸過的，所以不知道從何下手。對照我們這學(xué)期開設(shè)的通信原理課程來講，這門課程是比較難學(xué)的，因?yàn)樗睦碚撔院蛯I(yè)性

23、都很強(qiáng)，書中講到的很多知識都是公式框圖，在學(xué)習(xí)的時(shí)候只是對其皮毛有了初步的認(rèn)知而已，而現(xiàn)在要進(jìn)一步的作出課程設(shè)計(jì)來，所以僅靠在書本上學(xué)到的那些知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。隨之，我們有相關(guān)設(shè)計(jì)題目的人在一起討論了題目后，就展開了資料查閱與探討。充分利用圖書館的資源和網(wǎng)絡(luò)信息，按著一些相關(guān)的參考書目，找到了一些參考資料，但是大部分的資料都是英文版的，這對于這次課程設(shè)計(jì)來說是一個(gè)很重要的任務(wù)和挑戰(zhàn)，因?yàn)楸仨氃谧x懂和理解英文資料的前提下才能設(shè)計(jì)出正確可行的應(yīng)用電路來。而且英文資料里大多是專業(yè)詞語，所以翻譯工作要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，這就要求我們一定要靜下心來，一點(diǎn)一點(diǎn)地翻譯，逐字逐句核對分析得到最優(yōu)的意思，幫助我們理解信息。這個(gè)過程是來不得馬虎大意的，否則我們不能正確把握題目中相關(guān)芯片的結(jié)構(gòu)、引腳功能、封裝等知識。那么就設(shè)計(jì)不