MAX3507 节省空间的EURO-DOCSIS CATV上行放大器

摘要：本应用笔记分析了CATV上行放大器中产生杂散信号干扰的原因。MAX3507的内置滤波器能够抑制这些杂散信号，测试数据表明MAX3507的IP2杂散信号近似为-68dBc，IP3近似为-85dBc。

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概述

MAX3507是一个独特的上行放大器，为了消除上行调制器DAC产生的毛刺干扰内部集成了一个抗混叠滤波器。片上滤波器配合MAX3507的超小型、28引脚QFN封装，为DOCSIS和EURO-DOCSIS的应用者创立了一个紧凑的DOCSIS解决方案。

关于毛刺传播的描述

一种典型的电缆调制解调器(图1)需要一个复杂的、差分低通滤波器，该滤波器位于上行放大器前端用于抑制将调制信号从数字位流转换成模拟波形时所产生的毛刺。这些混叠毛刺干扰出现在采样频率与所期望的输出频率的差频处，这些毛刺相对于所期望的输出信号幅度甚至可以达到-10dBc。如果不滤除这些毛刺干扰，它们将与所期望的信号混频，产生二次、三次谐波成分，无法满足DOCSIS规范对杂散信号的要求。
图1. DOCSIS电缆调制解调器

在进行数模转换时，一个标准的经验性规则是：所采用的最小时钟频率应该大于模拟输出最高频率的2.5倍。大多数电缆PHY/MAC芯片使用的时钟频率大约是最高输出频率的3倍。图2标示了电缆调制解调器设计者在确定抗混叠滤波器衰减参数时必须要考虑的寄生干扰信号。在这个例子中，时钟频率固定在184MHz。期望信号是按3种不同频率产生：a) 5MHz；b) 35MHz；c) 65MHz。


图2. 杂散成分

我们对例a)所示的情形不感兴趣，因为所有杂散成分都恰好落在通频带以外。例b)表示所期望的信号频率较高，杂散信号比较靠近通频带。最后，从例c)可以看出：为了满足EURO-DOCSIS的要求，频带内的2次和3次谐波干扰必须低于-53dBc。

MAX3507的性能

按照图3所示配置对MAX3507评估板进行了测试。MAX3507所设计的标称输入电压为+34dBmV，该输入对应于图2所示的“期望信号”。除了所期望的信号外，还向MAX3507注入了一个相对于期望信号差-10dBc的混叠杂散信号，并记录杂散成分的幅度。表1列出了在大功率和低增益传输模式下对应于不同增益时的性能指标。


图3. 测试配置

表1. 测试结果

FIN1 = 65MHz幅度为+34dBmV (连续波输入)
FIN2 = 119MHz幅度为+24dBmV (连续波输入)
IP2杂散信号，在54MHz频点测试
IP3杂散信号，在11MHz频点测试

GCW	Transmit Mode	IP2 Spur Relative to Desired Signal(dBc)	IP3 Spur Relative to Desired Signal (dBc)
127	High Power	-67.3	-83.2
119	High Power	-67.6	< -85
104	High Power	-68.3	< -85
84	High Power	-69.5	< -85
64	High Power	-69.0	< -85
74	Low Noise	-69.5	< -85
54	Low Noise	-70.6	< -85
42	Low Noise	-69.2	< -78

结论

典型的电缆调制解调器在PHY/MAC芯片的后面需要用12个元件(电感和电容)构成抗混叠滤波器。采用MAX3507可以省掉这个滤波器；为DOCSIS应用提供一个既节省空间、又减少花费的上行驱动放大器。