改造低频ISM发送器使其支持高频应用

.83mA,IPLL = 2.06mA,IPA = I –IPLL = 14.77mA

　　P（434MHz） = +9.0dBm

　　P（868MHz） = +8.65dBm

　　P（1302MHz） = +4.5dBm

　　P（1736MHz） = -3.0dBm

功率放大器总效率（全部四个频点的功率/（VDD × IPA）） = 46.6%

868MHz频点处功率放大器的效率 = 18.4%.

图5. MAX7044EVKIT谐振电路调谐至868MHz时的频谱

由于868MHz谐振电路的带宽比434MHz谐振电路的带宽窄（寄生电容相同，因而电感为原来的 四分之一），这样能够充分抑制434MHz处的基频，使得基频和二次谐波的功率大小几乎相等。谐振电路的这种简单修改将868MHz与434MHz处的功 率比改善了将近3dB.

868MHz频点下的高通匹配

接下来，将低通π型网络改为高通网络，进一步衰减434MHz分量。16nH功率放大器偏置电感和 串联电容（47pF）保持不变，π型网络（通常用作低通滤波器，抑制高次谐波）更改为简单的高通L型网络，从而将天线连接器处的50Ω阻抗转换为功率放大 器输出端的200Ω。在此选用更为简单的L型网络替代完整的π型网络，可以最大程度地减少对元件的改动，保证可行性。由于采用L型网络后功率放大器输出端 的等效阻抗为200Ω （而不是50Ω），其发射功率的电流损耗低于50Ω负载时的电流。

图6. 高通L型阻抗转换网络

下面列出了434MHz处基频及前4次谐波的功率测量值。图7给出了434MHz和868MHz处频谱分量，频率值四舍五入至最接近的1MHz内。

　　VDD = 2.7V,IDC = 18.1mA,IPLL = 2.06mA,IPA = IDC – IPLL = 16.04mA

　　P（434MHz） = +2.5dBm

　　P（868MHz） = +11.2dBm

　　P（1302MHz） = +4.0dBm

　　P（1736MHz） = -3.2dBm

　　总效率（全部四个频点） = 41.5%

　　868MHz频点处的效率 = 30.4%.

图7. MAX7044EVKIT采用868MHz谐振电路和高通L型网络时的频谱

高通L型匹配网络进一步衰减了434MHz分量，将868MHz分量的效率大幅提升至30.5%.这意味着对现有匹配网络做少许改动，即可使868MHz信号在50Ω天线处产生大于10dBm的发射功率。

匹配网络简单改动的总结

减小MAX7044EVKIT的偏置电感值，与IC和电路板电容共同构成868MHz谐振电路。这 样使得434MHz和868MHz频点处的功率大小相同。采用简单的高通L型匹配网络替换谐波滤波器，将868MHz与434MHz的功率比提升9dB, 使得868MHz成为主发射频率。虽然在功效上有少许损耗，但是电路仍然能够发射功率大于10dBm的868MHz信号。此外，还可对电路做更多的修改， 以进一步提高868MHz与434MHz基频和高次谐波的功率比。

下一步工作的建议

上述简单的修改验证了通过更改外部元件可以显着提高发送器IC的二次谐波功率（相对于基频功率），同时还保持了较高的发射信号功率。这是一个很好的开端，但要发射符合868MHz欧洲免授权频段和美国915MHz频段要求的信号，还需要克服很多困难。

进一步提升868MHz分量

提高谐振电路的Q值（由偏置电感和功率放大器的对地电容组成），可以提高868MHz分量，具体可 通过在功率放大器输出引脚增加一个对地电容、并且减小偏置电感来实现。在该实验中，偏置电感降至16nH,与电路板和IC上的寄生电容组成谐振电路。在保 证每个元件的空载Q值不会显着影响整体效率的前提下，可以将电感进一步降至5nH至10nH范围，并将总旁路电容增大至约6pF.

在图6的C6位置增加一个并联电感构建高通π型网络，并调整电感值，可以改善高通L型匹配网络对 434MHz的抑制性能。精心选择π型网络中的三个元件，可以使其对434MHz分量的抑制能力提高25dB或30dB,但是对于满足ETSI要求（如果 868MHz发射信号功率为+10dBm,则所有杂散辐射均低于-36dBm）还差46dB.本文接下来将继续探讨改善抑制性能的建议方案。

保证发送器效率

上述改动的重点是提高868MHz分量并抑制434MHz分量，但这些改动将功率放大器效率由 50% （434MHz发射信号）降为30% （868MHz发射信号），后续的434MHz信号抑制方案可能还会进一步影响效率。在针对434MHz发射信号设计匹配网络的早期测试中可以发现，当 434MHz匹配网络失谐时，直流电流损耗会随之增大。如果典型滤波器是通过降低频点处的匹配性能来抑制这些频率的话，很显然，这些测试中的电流损耗将进 一步增大。那么，如何在不显着增大直流电流、降低效率的前提下改善434MHz的抑制性能呢？

双工器方案

双工器常用于双通道接收系统，用于连接公共接收天线和两个接收器，每个接收器调谐在不同频率。双工 器在两个频率下均能够为天线提供很好的匹配。如果用功率放大器替换接收天线，则会提供独立的434MHz和868MHz通道。868