超外差接收器MAX1470电路调整及天线匹配

MAX1470为完全集成的低功耗、CMOS超外差接收器，用于315MHz频段的幅移键控(ASK)数据。需要极少的外部元器件并提供低电流工作模式，非常适合对成本和功耗要求苛刻的汽车与消费类产品。该芯片包括一个315MHz低噪声放大器(LNA)、一路镜频抑制混频器、完全集成的315MHz锁相环(PLL)、带有接收信号强度指示(RSSI)的10.7MHz IF限幅放大器、ASK解调器以及模拟基带数据恢复电路。其评估板电路已经在工厂经过调整和测试，为用户提供了一个参考设计，可获得最高灵敏度。但评估板设计工作315MHz，如果实际要求工作在不同频率或使用用户自行设计的PCB时，则需要“调整”电路。本文介绍如何进行相应的调整。

图1所示为基于MAX1470的典型电路，为了改善RF性能，可以对三部分电路进行调整：

● LNA槽路调整 ;

● 输入匹配和电感 ;

● 晶振牵引 。

调整LNA槽路

连接在LNAOUT的LC槽路滤波器由L1和C9组成，选择L1 = 27nH，C9 = 4.7pF，使槽路谐振在315MHz RF输入频率。谐振频率由下式确定：

LTOTAL和CTOTAL包括L1、C9以及PCB引线、封装引脚的寄生电感和寄生电容，另外还包括混频器输入阻抗、LNA输出阻抗等，这些寄生参数对槽路滤波器的中心频率影响较大，不可忽略。

为了获得电路的最高灵敏度输出，需要使槽路谐振频率尽可能接近315MHz (或其它目标频率)。因此，用户需要确定电路板的实际谐振频率，然后调整元件参数。最好先去掉晶体，直接由信号发生器产生晶振频率，幅度大约为50mVp-p。RF信号幅度设置为-70dBm，监测RSSI输出(19引脚)。RSSI输出在谐振频率处达到最大，因此很容易找出谐振频率。将RF频率提高640kHz，信号发生器输出频率提高10kHz。更改两个频率后，RSSI幅度会随之变化，偏离最大值。比如，假设谐振频率为345MHz (而不是315MHz)，如果引线电感为5nH (与PCB引线长度有关)，LTOTAL=32nH，315MHz对应的CTOTAL为7.98pF。由于实际谐振频率为345MHz，实际CTOTAL为6.65pF，为了使振荡频率落在315MHz，CTOTAL必须增大1.3pF，即C9应为6pF。

调整输入匹配和负反馈电感

片外电感的影响可以通过连接在LNASRC (4引脚)和AGND之间的电感L3 = 15nH消除，该电感(除评估板PCB的7nH引线电感外)使LNAIN输入阻抗的实部置为50Ω。C7为隔直流电容，应尽可能选择大电容(100pF甚至更大)。由于LNA输入可以等效为一个50Ω电阻(只要L3 = 15nH，引线电感为7nH)与2.5pF电容串联，LNA的S11可由下式给出：

S11 = 50-j200 (315MHz)或S11 = 50-j145 (433.92MHz)。

选择L2确保与LNA 50Ω输入阻抗(或其它天线阻抗)匹配。因此，为了使MAX1470与50Ω天线匹配，只需要抵消虚部-j。利用L2可以方便地满足这一要求，L2取值为(315MHz时)：

L2 = 200/2 × 3.14 × 315e6 = 100nH

借助网络分析仪观察S11可以更好地实现调谐，将网络分析仪的测试口功率设置为-30dBm，以避免输入饱和。图2显示了不是最佳匹配状态下的电路板的S11，S11调谐在355MHz (而不是315MHz)。

如果将电感从100nH更改为355/315×100=120nH，则可得到更好的匹配，如图3所示。

晶体牵引

因为MAX1470使用10.7MHz中频作为低端注入频率，晶体频率由下式确定(单位均为MHz)：

对于315MHz应用，晶体频率为4.7547MHz;对于433.92MHz应用，晶体频率为6.6128MHz。

如果电路板提供的负载电容与设计中晶体的负载电容不同，将会导致晶体频率牵引，偏离规定的工作频率，在参考时钟内引入频率误差。这时，需要通过增加外部电容修正负载电容，从而将晶体频率拉回到目标频率。

串联一个牵引电容，将提高晶体频率;反之，并联一个电容将使晶体频率降低。评估板上的等效电容为5pF，使用负载电容为3pF的晶体时，需要串联两个电容(2×15pF)使频率提高。如果不使用这些电容，4.7547MHz晶体的实际振荡频率为4.7544MHz，导致接收器谐振在314.98MHz，而不是315.0MHz，存在20kHz，即60ppm的误差。对于特定的PCB，由于不知道具体的等效电容，可利用频谱分析仪监测IF (确认频谱分析仪通过隔直流电容接入电路)，然后通过串联或并联电容的方法，使IF频率“调整”到10.7MHz。