调整MAX2248评估套件以在2.4GHz频段提供最佳增益和谐波失真所需的更改

来源：analog 发布时间：2023-08-07

摘要： MAX2248是一款专为1.9GHz射频频段应用而设计的单电源低压功率放大器(PA)。然而，MAX2248可以调到2.4GHz应用。本应用笔记描述了调整MAX2248评估套件以在2.4GHz频段提供最佳增益和谐波失真所需的更改。

介绍

MAX2248是一款单电源、低压功率放大器(PA) IC，集成了数字功率控制电路和逻辑级关断。它是专门为1880MHz到1930MHz频段的应用而设计的。在最高功率模式下，PA提供+20dBm的标称输出功率。

通过对输入和输出匹配网络进行一些修改，MAX2248可以优化为2.4GHz至2.5GHz频段的应用。通过适当的匹配网络，PA可以在最高增益设置下从3.2V电源提供+19dBm输出功率。

PA过电电压和频率变化的性能见表1。PA在不同增益设置下的输出功率、电流消耗、二阶谐波失真等性能见表2。

优化方法

MAX2248是一种高频功率放大器，需要相对较少的外部元件进行匹配。安装在评估套件(EV套件)上的组件保证在1.9GHz频段上提供最佳性能，但可以调整这些组件以在2.4GHz频段上获得最佳性能。本节详细介绍了如何在MAX2248EV套件(MAX2248EVKIT#)上进行2.4GHz的调谐。

输入匹配

对于输入端，双元件LC匹配优化了2.4GHz的输入回波损耗。拆除EV套件上现有的L和C，并缩短传输线。使用校准的网络分析仪，测量2.4GHz频段上的输入回波损耗(s11)，并将端口扩展到IC的引脚。这样做提供了去嵌入的s参数，可以导入到任何调谐软件中，以找到最小化s11的最佳L和C网络值。在软件模型中，确保考虑到从IC引脚到电感器的传输线段。通过模拟得到的最优L和C值可以在实验中进一步微调，以找到输入回报损失最小的最佳值。

图1给出了构成2.4GHz频段输入匹配的L2和C100的精确值。

输出匹配

输出端的一次功率匹配结构为串联传输线段和开截传输线段组成的低通网络。这种传输线网络就像一个串联电感和并联电容。

为了使二次谐波失真最小化，需要调整开放式传输线的长度。首先减少这条开放式传输线的长度，直到达到所需的谐波失真。需要确定在获得更好的谐波性能和更高的输出功率之间的权衡。在EV套件上，在2.4GHz时，当打开短段(TL2)长度为46度时，谐波失真和输出功率达到最佳值。

为了在2.4GHz时获得更好的增益，可以减小串联传输线的长度。在EV套件上，这是通过切断较长的传输线并连接到最短路径(TL1)来实现的，该路径在2.4GHz下为46度。电容C14也从输出端移除。

参见图1，了解如何在MAX2248 EV套件上实现2.4GHz频段的输出匹配。

2.4GHz调优方案

MAX2248 EV套件经过优化，可在2.4GHz频段运行最佳。在输入匹配网络处，将L2改为5.1nH，去掉C13，在电感器后增加0.7pF的分流帽C100。输出级匹配是通过使用可用的最短串联传输线(TL1)实现的，TL1在2.4GHz时为46度，并切割开放式短段(TL2)，使其长度在2.4GHz时为46度，如图2中的布局所示。图3显示了调谐到2.4GHz的EV套件。

图1所示、MAX2248 EV套件原理图更改为2.4GHz调谐

PCB布局更改

图2、MAX2248 EV套件PCB更改为2.4GHz调谐

图3、MAX2248 EV套件调谐为2.4GHz

2.4GHz调谐EV Kit BOM(对BOM的更改以红色突出显示)
参考	数量	价值	宽容	描述	零件号	制造商
C1	1	1µF	±10%	0805陶瓷电容器，SMT	GRM21BR71C105KA01	日本村田公司
C2	1	0.01µF	±10%	0402陶瓷电容器，SMT	C0402C103K3RAC;GRM155R71E103KA01D;C1005X7R1E103K	钡镁合金;日本村田公司;TDK
C3 c6 c7	3.	470 pf	±5%	0402陶瓷电容器，SMT	GCM1555C1H471JA16;GRM1555C1H471JA01	日本村田公司
C4 c9 c12	3.	1000 pf	±5%	0402陶瓷电容器，SMT	GRM1555C1H102JA01;C1005C0G1H102J050	日本村田公司;TDK
C5, C11	2	220 pf	±5%	0402陶瓷电容器，SMT	GRM1555C1H221JA01	日本村田公司
C8	1	18 pf	±5%	0402陶瓷电容器，SMT	C0402C180J5GAC;GRM1555C1H180JA01J;C1005C0G1H180J050	钡镁合金/日本村田公司/ TDK
10大	1	8 pf	±0.25 pf	0402陶瓷电容器，SMT	GRM1555C1H8R0CZ01D	日本村田公司
C13	情报总监	1 pf	±0.05 pf	0402陶瓷电容器，SMT	GJM1555C1H1R0WB01	日本村田公司
碳	情报总监	1 pf	±0.05 pf	0201陶瓷电容器，SMT	GRM0334C1H1R0WA01	日本村田公司
C1000	1	0.7 pf	±0.1 pf	0402陶瓷电容器，SMT, 50V	GRM1555C1HR70BA01D	日本村田公司
L1	1	22 nh	±10%	0603陶瓷电感，SMT	LQG18HN22NJ00	日本村田公司
L2	1	5.1 nh	±0.2 nh	0402线绕电感器，SMT	LQW15AN5N1C00	日本村田公司
R1 r2 r3	3.	8.2 w	±5%	0402厚膜电阻器	RMC1/16S-8R2J	Kamaya
j - 1, J5	2	142-0701-851		2针连接器，端发射插孔插座	142-0701-851	约翰逊组件
J2 j3 j4	3.	HEADER_3P		3针连接器，公插头，通孔	800-10-003-10-001000	Mill-Max
Su2, su3, su4	3.	STC02SYAN		2 (1 × 2)位置分流连接器黑色	STC02SYAN	Sullins连接器解决方案
TP1	1	N/A		测试点，红色	5000	梯形
TP2	1	N/A		测试点，黑色	5001	梯形
U1	1	MAX2248		Max2248, 16 tqfn-ep;包装代码t1633 +5	MAX2248	格言
TL1	1	Zo = 60欧姆， 2.4GHz, 46度		串联传输线段
TL2	1	Zo = 65欧姆， 2.4GHz, 46度		开路传输线段

调谐后的MAX2248在2.4GHz下的性能

本节展示了调谐后的MAX2248 EV套件在2400MHz至2500MHz射频频段内实现的性能。在最高增益设置下，使用典型的3.2V电源，仅消耗88mA电流，即可实现+19dBm的输出功率。谐波失真也是一个体面的-10.6dBm。在4.5V电源电压下，输出功率可以进一步增加到+22dBm。

表1。输出功率和电源电流在不同的V(CC)和频率
(条件:输入功率= +3dBm, D0 = 1, D1 = 1, TA = +25℃)
	f = 2400MHz		f = 2450MHz		f = 2500MHz
V (CC) (V)	(页)(dBm)	我(CC) (mA)	(页)(dBm)	我(CC) (mA)	(页)(dBm)	我(CC) (mA)
3.2	19.0	88	18.6	86	18.2	84
3.6	20.2	96	19.8	93	19.3	90
4.5	22.2	110	21.4	103	20.5	90