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电子电路大全(PDF格式)-第104部分
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图4。2。3 芯片应用电路
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第4 章 无线通信射频前端芯片的原理与应用电路设计 ·277 ·
（a ）印制板元器件布局图
（b ）印制板元器件面
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·278 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
（c ）印制板接地面
（d ）印制板电源板面
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第4 章 无线通信射频前端芯片的原理与应用电路设计 ·279 ·
（e ）印制板焊接面
图4。2。4 应用电路印制板图
4。3 全球定位系统GPS 接收机射频芯片MAX2740 的
原理与应用电路设计
4。3。1 概述
全球定位系统（GPS Global Positioning System ）是基于无线电的、具有全球性、全天候
连续的精密三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，主要由空间星座、地面监控
和用户设备三部分组成。地面监测网连续跟踪观测卫星，计算编制卫星星历和卫星钟钟差等
参数，并将其注入到卫星的存储器中。卫星连续发射双频无线电信号和导航电文，用户设备
利用接收到的卫星信号测定用户至卫星的距离，或多普勒频移等观测量。根据接收的导航电
文，计算所观测时刻的卫星位置和速度，根据观测量和卫星位置、速度，解算出用户的位置
和速度。用户设备的核心是GPS 接收机，由RF 部分、扩谱相关器及数据解调部分、定位解
算及显示部分组成。接收机设计的关键及成本主要取决于 RF 前端。GPS 接收机射频芯片
MAX2740 提供了从天线到数字化输入之间完备的GPS 接收方案，信号通道包括低噪声放大
器LNA 、两级下变频器、可变增益/ 固定增益放大器、VCO 、频率合成器等。
4。3。2 主要技术指标
MAX2740 的主要技术指标如表4。3。1 所示。
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·280 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
表4。3。1 MAX2740 主要技术指标
参 数 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位
电源电压 2。7 3。3 V
电源电流 55。1 84。3 mA
AGC 电压范围 0。5 2。5 V
AGC 电流 …50 ＋50 mA
LNA 增益 13。1 16。0 17。2 dB
RF 混频器转换增益 22。6 dBm
IF 混频器转换增益 36。3 dBm
可变增益放大器增益 …54。7 15。1 dB
固定增益放大器增益 39。8 dB
合成器VCO 相位噪声 …91。5 dBc/Hz
外接GLONASS 调谐器 90 MHz
输出频率
PFD 摆动幅度 250 mV
4。3。3 芯片封装与引脚功能
MAX2740 采用TQFP…EP…48 封装，如图4。3。1 所示，各引脚功能介绍如下。
图4。3。1 MAX2740 引脚封装形式
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第4 章 无线通信射频前端芯片的原理与应用电路设计 ·281 ·
引脚1； 2； 4； 5； 6；10； 11； 14； 15；21； 22； 23； 26；29； 32； 37； 41；42； 47：GND，地，连接到地。
引脚3 ：LNA_IN ，LNA 电路输入。需要匹配网络和隔直电容。
引脚7 ：RFMIX_IN…，RF 输入到混频器，交流耦合，耦合电容 100pF。
引脚8：GC，直流控制电压，设置VGA 的增益，高输入阻抗，电压范围0。5～2。5V 。
引脚9 ：VCC_ANA ，模拟电路电源电压，这个引脚端连接一个0。01uF 的电容到地。
引脚12：VCC_VCO ，VCO 电路电源电压，这个引脚端连接一个1000pF 的电容到地。
引脚13：TANK，连接一个VCO 谐振器。
引脚16：VCC_DIG ，芯片数字电路电源电压，这个引脚端连接一个0。01uF 的电容到地。
引脚17：DOWN ，相频检波器输出，VCO 的相位超前基准相位，输出为高电平。
引脚18：UP ，相频检波器输出，VCO 的相位迟后基准相位，输出为高电平。
引脚19：GLS_OUT，90MHz 时钟输出，需要外接隔直电容。
引脚20 ：REF_IN ，合成器基准输入。
引脚24 ：FGA_OUT…，FGA 反相输出，需要隔直电容。
引脚25 ：FGA_OUT＋ ，FGA 同相输出，需要隔直电容。
引脚27 ：FGA_IN…，FGA 反相输入，需要隔直电容。
引脚28 ：FGA_IN＋ ，FGA 同相输入，需要隔直电容。
引脚30 ：VGA_OUT…，VGA 反相输出，需要隔直电容。
引脚31 ：VGA_OUT＋ ，VGA 同相输出，需要隔直电容。
引脚33 ：VGA_IN…，VGA 反相输入，需要隔直电容。
引脚34 ：VGA_IN＋ ，VGA 同相输入，需要隔直电容。
引脚35 ：IFMIX_OUT…，IF 混频器反相输出，需要隔直电容。
引脚36 ：IFMIX_OUT＋ ，IF 混频器同相输出，需要隔直电容。
引脚38 ：IFMIX_IN…，IF 混频器反相输入，需要隔直电容。
引脚39 ：IFMIX_IN＋ ，IF 混频器同相输入，需要隔直电容。
引脚40 ：VCC_IFMIX ，IF 下变换器电源电压，这个引脚端连接一个1000pF 的电容到地。
引脚43 ：RFMIX_OUT…，RF 下变换器输出（同RFMIX_OUT＋）
引脚44 ：RFMIX_OUT＋ ，RF 下变换器的发射极开路输出，需要外接1。2kOhm的下拉电阻，
需要隔直电容。
引脚45 ：VCC_RFMIX ，RF 下变换器电源电压，这个引脚端连接一个 100pF 的电容到
地。
引脚46 ：RFMIX_IN＋ ，RF 混频器输入，需要隔直电容。可以利用匹配网络中的电容。
引脚48 ：LNA_OUT ，LNA 输出，需要上拉电感和隔直电容。可以是匹配网络结构。
4。3。4 内部结构与工作原理
如图 4。3。1 所示，MAX2740 内部采用两级变频结构：第一级下变频 RF 混频器将载波
1。57542 GHz 的GPS 输入信号下变频至 135。42MHz 的第一中频；第二级下变频器IF 混频器
将信号混频至最终的15。42MHz 中频。RF 混频器输入端由外部提供匹配，50Ohm RF 声表面波
滤波器用于抑制镜频信号，中频输出通过低输出阻抗的射极跟随器提供，便于直接驱动阻抗
为400Ohm的135MHz 中频SAW。中频混频器在保证足够的IIP3 和噪声系数要求的前提下可提
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·282 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
供较高的转换增益，射极跟随器输出直接驱动外部由分立元件组成的高阻、差分、三阶低通
滤波器。IF 混频器输出信号被送入一个增益控制范围达50dB 的AGC 放大器，总的接收器增
益大于 100dB。采用两级下变频结构，第一中频SAW 所提供的高选择性，可使系统获得优
异的抗干扰能力。MAX2740 的输出信号为差分方式，使后续的三重自适应数字化具有很高
的接收灵敏度和抑制带内干扰信号的能力。内置集成频率合成器从 20MHz 外部基准产生两
级下变频所需要的本振信号：120MHz 和1。44GHz。外接电感或陶瓷谐振器组成的VCO 谐振
网络具有极低的相位噪声，使本振抖动降至最小，这使MAX2740 对于采用载波相位技术，
要求亚厘米精度的产品如高精度遥测来说也非常理想。
4。3。5 应用电路设计
图4。3。2 为利用MAX2740 构成的GPS 射频前端电路，该电路元器件参数如表4。3。2 所示。
由天线接口、
MAX2740 、AGC 控制环路、频率合成器控制环路和适当的外部元件组成。外
部元器件包括：用于镜频抑制和频道选择的滤波器、环路控制放大器、谐振腔及 VCO 调谐
器。信号由天线进入片内LNA 之前首先进行外部滤波，以便抑制镜频干扰。LNA 匹配电路
输入端采用一串联电容，输出端采用一个连接至Vcc 的并联电感和一个串联电容。集成化的
低噪声放大器具有2。2dB （50Ohm源阻抗）的典型噪声系数。MAX2740 能够提供足够的低噪声
射频增益，以弥补因声表面波 SAW 滤波器的高选择性所造成的严重信号损失，保证不降低
接收灵敏度。
应用电路的印制板图如图4。3。3 所示。
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第4 章 无线通信射频前端芯片的原理与应用电路设计 ·283 ·
图4。3。2 利用MAX2740 构成的GPS 射频前端电路
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·284 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
表4。3。2 电路元器件参数
符 号 数 量 参 数
10uF±10％钽电容
C1 1
AVX TAJC106K016R
C2，C10，C14，C18，C20，C21，C32， 1000pF±10％陶瓷电容（0402 ）
12
C33，C35，C36，C37，C38，C43 Murata GRM36 ×7R102K050A
12pF±5％陶瓷电容（0402 ）
C3 1
Murata GRM36COG120J050A
0。15uF±％陶瓷电容（0402 ）
C4，C8，C16，C22…C31 13
Murata GRMX5R153K016A
100pF±5％陶瓷电容（0402 ）
C5，C7，C13，C15，C17，C19，C39 7
Murata GRM36COG101J050A
7pF±0。1pF 陶瓷电容（0402 ）
C6 1
Murata GRM36COG070B050A
C9，C12，C41，C45，C46，C47 6 可忽略
2。7pF±0。1pF 陶瓷电容（0402 ）
C40 1
Murata GRM36COG2R7B050A
3pF±0。1pF 陶瓷电容（0402 ）
C42 1
Murata GRM36COG030B050A
2pF±0。1pF 陶瓷电容（0402 ）
C44 1
Murata GRM36COG020B050A
D1 1 BBY51…03W Siemens 变容二极管
100Ohm可变电阻
R2 1
Bourns 3796W Digi…Key
R3 ，R4 2 100Ohm±5％ 电阻（0402 ）
R5 ，R8 2 12。1kOhm±1％电阻（0402 ）
R6 ，R7 ，R9 ，R10 4 2。74kOhm±1％电阻（0402 ）
R11 ，R12 2 1。2kOhm±1％电阻（0402 ）
R13～R18 6 2kOhm±1％电阻（0402 ）
R19 1 453Ohm±1％电阻（0402 ）
R20 1 15kOhm±1％电阻（0402 ）
220nH 电感
L1 ，L2 ，L5 3
Toko LL 1608…FSR22J
8。2nH 电感
L8 ，L9 2
Toko LL 1608…FH8N2K
L3 1 可忽略
1。8nH 可忽略
L10 1
Murata lQP10A1N8B00
L11 ，L12 2 0Ohm电阻（0603 ）
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第4 章 无线通信射频前端芯片的原理与应用电路设计 ·285 ·
（a ）印制板元器件面
（b ）印制板电源板面
图4。3。3 应用电路印制板图
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·286 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
4。4 数字卫星接收机（DBS ）变频调谐器芯片
MAX2102/MAX2105 的原理与应用电路设计
4。4。1 概述
数字卫星通信具有通信稳定、噪声低、失真小、覆盖区域广、传输距离长等特点。数字
卫星接收机系统按分布位置不同，分为室外�
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