MAX9947：AISG集成收发器的卓越之选

在当今的通信领域，AISG（Antenna Interface Standards Group）协议在基站和塔设备通信中扮演着重要角色。MAX9947作为一款AISG兼容的全集成收发器，为相关设备的设计提供了强大的支持。下面，我们就来详细了解一下这款产品。

文件下载：MAX9947.pdf

一、产品概述

MAX9947是一款符合AISG标准的全集成收发器，具有诸多出色的特性。其接收器具有20dB的典型动态范围，集成了工作在2.176MHz频率、带宽为200kHz的带通滤波器；发射器则集成了符合AISG频谱发射轮廓的带通滤波器，能够调制高达115.2kbps的OOK信号，输出功率可通过外部电阻在+7dBm至+12dBm之间变化，以补偿外部电路和电缆的损耗。此外，它还具有方向输出功能，便于塔上设备进行RS - 485总线仲裁。该产品采用3mm x 3mm的16引脚TQFN封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 105°C。

二、应用场景

基站

在基站中，MAX9947可用于与塔上设备进行通信，确保数据的准确传输，实现基站对塔上设备的有效控制和管理。

塔设备

塔上的各种设备，如天线等，需要与基站进行数据交互，MAX9947能够满足这种通信需求，保证设备的正常运行。

三、产品特性

接收器特性

• 宽输入动态范围：接收器的输入动态范围为 - 15dBm至 + 5dBm（50Ω），能够适应不同强度的信号输入。
• 带通滤波器：集成的带通滤波器工作在2.176MHz频率，带宽为200kHz，有助于过滤干扰信号，提高接收信号的质量。

发射器特性

• 可变输出功率：输出功率可通过外部电阻在 + 7dBm至 + 12dBm之间调节，以适应不同的应用场景和补偿线路损耗。
• AISG兼容输出发射轮廓：发射器集成的带通滤波器符合AISG频谱发射轮廓，确保发射信号符合标准要求。

其他特性

• 自动方向输出：提供方向输出引脚（DIR），可指示数据流向，方便塔上设备进行RS - 485总线仲裁，无需微控制器处理总线仲裁。
• 支持所有AISG数据速率：支持9.6kbps、38.4kbps和115.2kbps的数据速率，满足不同应用的需求。
• 带通滤波器符合AISG协议：以2.176MHz为中心的带通滤波器符合AISG协议，保证信号的准确传输。
• 宽电压供电：电压供应范围为3.0V至5.5V，逻辑电源独立，适应不同的电源环境。
• 小型封装：采用3mm x 3mm的16引脚TQFN封装，节省电路板空间。

四、电气特性

直流特性

• 电源电压：VCC范围为3.0V至5.5V，由电源抑制比（PSRR）保证。
• 电源电流：在TA ≤ 85°C时，ICC典型值为23mA，最大值为35mA；TA > 85°C时，ICC典型值为27mA，最大值为40mA。
• 逻辑电源电压：VL范围为1.6V至5.5V，由逻辑电源电流保证。
• 逻辑电源电流：V_TXIN = 3.3V时，IL典型值为138μA，最大值为380μA。
• 接收器电源抑制比：在3.0V ≤ VCC ≤ 5.5V，V_TXIN = 3.3V时，PSRR典型值为60dB，最小值为49dB。
• 输出电源抑制比：在3.0V ≤ VCC ≤ 5.5V，V_TXIN = 0V时，典型值为60dB，最小值为49dB。

逻辑输入和输出

• 逻辑输入高阈值电压：DIRMD1、DIRMD2、TXIN的VIH为0.7 x VL。
• 逻辑输入低阈值电压：DIRMD1、DIRMD2、TXIN的VIL为0.3 x VL。
• 逻辑输出高阈值电压：RXOUT、DIR源3.3mA时，VOH为0.9 x VL。
• 逻辑输出低阈值电压：RXOUT、DIR灌3.3mA时，VOL为0.1 x VL。
• 输入泄漏电流：TXIN短接到GND或VL时，IIH、IIL为 ± 1μA；DIRMD1、DIRMD2短接到GND时为 - 1μA，短接到VL时为 + 60μA。

同步输入和输出

• 输入高阈值电压：VXTAL1_IH为0.7 x VCC。
• 输入低阈值电压：VXTAL1_IL为0.3 x VCC。
• 输入高泄漏电流：IXTAL1_IH为10μA。
• 输入低泄漏电流：IXTAL1_IL为 - 10μA。
• 输出低电压：SYNCOUT源3.3mA时，VSYNCOUT_OL为0.4V。

接收器滤波器

• 通带：fPB_L、fPB_H为1.1 - 4.17MHz，2.176MHz载波幅度（112.4mVP - P ± 3dB），额外载波幅度0.8VP - P，VDIRMD1 = VDIRMD2 = 0V（9.6kbps）。
• 额外载波接收器抗扰度：fIM1_L、fIM1_H为1.1 - 4.17MHz。

接收器

• 输入电压范围：VIN在VCC = 3.0V至5.5V，fRXIN = 2.176MHz时为1.12VP - P。
• 等效输入功率范围：PIN在VCC = 3.0V至5.5V，fRXIN = 2.176MHz时为 + 5dBm。
• 输入阻抗：f = fO，TA ≤ 85°C时为11kΩ，TA > 85°C时为9kΩ，最大值为18kΩ。
• 阈值电压范围：VTH在fRXIN = 2.176MHz时为 - 18至 - 12dBm，对应79.72 - 158.48mVP - P。

发射器

• 输出频率：fO为2.176MHz。
• 输出频率变化：ΔfO为 ± 100ppm。
• 输出开启电平：VRES = 1.5V（最大）时，VOUT为2.24 - 2.52VP - P，对应11.1 - 12dBm；VRES = 0.7V（最小）时，VOUT为1.30 - 1.17VP - P，对应5.38 - 6.28dBm。
• 输出关闭功率电平：POUT OOK关闭电平为 - 40dBm。
• 输出发射轮廓：符合AISG标准，需在RXIN和地之间连接推荐的470pF电容器。
• 输出阻抗：ZOUT在fSW = 10MHz时为0.03 - 2.5Ω。
• 放大器增益带宽：GBW为54MHz。
• TXOUT短路保护：短路到GND或VCC时，ISC为 ± 200mA。

开关特性

• 接收器传播延迟：RXIN到RXOUT，VDIRMD1 = VDIRMD2 = 0V时，典型值为8.9μs，最大值为11μs；VDIRMD1 = 3.3V，VDIRMD2 = 0V（38.4kbps），VDIRMD2 = 3.3V（115.2kbps）时，最小值为5.5μs，最大值为11μs。
• 接收器输出上升和下降时间：10%至90%，RL = 1kΩ，CL = 10pF时，典型值为20ns。
• 发射器传播延迟：TXIN到TXOUT，最大值为5μs。
• DIR到RXOUT延迟：tDIR,SKEW为270ns。
• 方向持续高电平时间：VDIRMD1 = VDIRMD2 = 0V（9.6kbps）时为1667μs；VDIRMD1 = 3.3V，VDIRMD2 = 0V（38.4kbps）时为417μs；VDIRMD1 = 0V，VDIRMD2 = 3.3V（115.2kbps）时为137μs。
• 接收器输出数据占空比变化：RXIN输入2.176MHz、50%占空比的OOK正弦信号，RXIN = 0dBm时，典型值为 - 7.5%，最大值为 ± 10%；RXIN = - 10dBm时，典型值为 + 2%，最大值为 ± 10%。

五、引脚配置与描述

引脚配置

MAX9947采用16引脚TQFN封装，引脚布局清晰，方便连接和使用。

引脚描述

PIN	NAME	FUNCTION
1	SYNCOUT	同步输出，开漏输出，输出8.704MHz时钟以同步其他设备。
2	TXIN	数字信号输入。
3	VL	逻辑电源电压。
4	RXOUT	数字信号输出。
5	DIR	方向输出，当接收器（RXIN）检测到数据流时，DIR置高。
6	DIRMD2	持续模式选择输入2。
7	DIRMD1	持续模式选择输入1。
8, 16	GND	接地。
9	RES	外部电阻连接，用于设置输出功率电平。
10	BIAS	输出偏置参考，与RES配合设置输出功率电平，需用1μF电容接地去耦。
11	RXIN	OOK调制输入信号。
12	TXOUT	OOK调制输出信号。
13	VCC	模拟电源电压。
14	XTAL1	外部晶体输入端子，输入8.704MHz（±30ppm）时钟用于外部同步。
15	XTAL2	外部晶体输入端子，连接到地用于外部同步。
—	EP	暴露焊盘，连接到地以增强散热。

六、详细功能解析

发射器

发射器包括OOK调制器、符合AISG频谱发射轮廓的带通滤波器和输出放大器。通过外部电阻可将输出功率在 + 7dBm至 + 12dBm（馈线电缆处为 + 1dBm至 + 6dBm）之间调节，以补偿外部电路和电缆的损耗。OOK载波通过将8.704MHz的外部晶体连接到OOK内部调制器的XTAL1和XTAL2引脚产生，也可将相同频率的外部时钟源连接到XTAL1（XTAL2接地）。

接收器

接收器包含一个工作在2.176MHz中心频率、带宽为200kHz的窄带通滤波器，以及OOK解调器和比较器，用于重构数字信号。接收器的最小灵敏度为 - 15dBm（典型值），符合AISG标准规范。

方向输出

MAX9947提供方向输出引脚（DIR），可指示数据流方向，在AISG协议中作为从设备的塔上设备非常实用。基站作为主设备通过总线仲裁控制数据流，DIR输出可使塔上设备避免参与总线仲裁。当数据从RXIN流向RXOUT时，DIR置高；当数据从TXIN流向TXOUT时，DIR置低。DIRMD2和DIRMD1输入引脚可定义比特时间的持续时间，具体如下：	DIRMD2	DIRMD1	AISG DATA RATE (kbps)	UNITY BIT TIME (µs)
0	0	9.6	104.16
0	1	38.4	26.04
1	0	115.2	8.68
1	Not used	Not used

七、应用信息

发射输出轮廓

AISG标准定义了所有OOK调制设备必须符合的最大频谱发射，MAX9947符合该标准。为确保在25MHz以上符合标准，建议在RXIN和地之间连接一个470pF的外部电容器。

外部终端和交流耦合到馈线电缆

MAX9947收发器与外部50Ω终端配合工作，该终端串联在TXOUT和馈线电缆之间，在发射路径中作为串联终端，在接收RXIN数据时作为并联终端。发射器输出偏置为1.5V，以最大化电源抑制比并最小化发射。建议通过外部RF滤波器或串联100nF电容器将设备交流耦合到馈线电缆。

传输输出功率

TXOUT的输出电平可通过连接在RES和BIAS引脚的两个外部电阻设置。最大电压为2.52VP - P，假设馈线电缆终端阻抗为50Ω，外部滤波器在2.176MHz无损耗，使用串联50Ω终端时，2.52VP - P的输出电平对应馈线电缆处的 + 6dBm。TXOUT电压电平可根据以下公式变化： [V{TXOUT }left(V{P - P}right)=left(2.52 V{P - P} × V{RES }(V)right) / 1.5 V] [V{RES }(V)=1.5 V × R 2 /(R 1+R 2)] [V{TXOUT }left(V{P - P}right)=2.52 V{P - P} × R2 /(R 1+R 2)] 使用R1 = 0Ω可获得2.52Vp.p的最大电压电平。RES引脚电压必须在0.84V至1.5V之间，这意味着TXOUT的最小电压电平约为1.41V，对应馈线电缆处的 + 1dBm。建议在BIAS引脚和地之间连接一个1μF的电容器。为获得AISG标准要求的馈线电缆处 + 3dBm的标称功率电平，可使用R1 = 4.1kΩ和R2 = 10kΩ，此时TXOUT为1.78Vp.p。

接收器输入范围和阈值

RXIN到50Ω外部终端的最大OOK输入功率为 + 5dBm，对于2.176MHz的单音信号，5dBm对应1.12VP - P。MAX9947内部阈值为 - 15dBm（112.4mVP - P），精度为 ± 3dB，符合AISG标准规范，该阈值设定了被识别为OOK载波存在（逻辑低电平）的最小输入信号电平。为避免接收器输入级饱和，当RXIN引脚处2.176MHz的OOK信号处于 - 15dBm ± 3dB的最小电平时，任何功率高达 + 5dBm的相邻载波必须低于1.1MHz或高于4.5MHz。

外部时钟

MAX9947集成AISG收发器使用4倍于2.176MHz频率（即8.704MHz）的外部晶体工作，该晶体用于实现AISG标准要求的 ± 100ppm频率稳定性。建议使用 ± 30ppm的晶体，并连接两个40pF（±10%容差）的电容器到地。多个MAX9947设备可通过SYNCOUT引脚共享同一个晶体，一个设备作为主设备，通过该引脚向从设备提供8.704MHz时钟信号。将XTAL2连接到地可将设备配置为从设备，主设备的外部时钟通过串联10kΩ电阻馈入从设备的XTAL1引脚。主设备的SYNCOUT引脚应连接一个1kΩ上拉电阻到VCC。

八、总结

MAX9947作为一款AISG兼容的全集成收发器，凭借其出色的性能、丰富的特性和灵活的应用方式，为基站和塔设备通信提供了可靠的解决方案。在实际设计中，电子工程师可以根据具体需求合理选择和使用该产品，充分发挥其优势，实现高效、稳定的通信。同时，对于其电气特性和应用细节，工程师们需要深入理解和掌握，以确保设计的准确性和可靠性。你在使用MAX9947或其他类似收发器时，是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在