改造低频ISM发送器使其支持高频应用

　　引言

　　低频(300MHz至450MHz) ISM RF发送器已广泛用于欧洲434MHz市场，这也是美国260MHz至470MHz频段的重要频点。本文介绍了如何使用现有的低频段RF IC构建868MHz发送器，以支持欧洲868MHz至870MHz免授权频段应用。

　　本文重点讨论了一系列测试，分析采用一个或多个设计用于300MHz至450MHz ISM频段的RF发送器在868MHz频率下所能提供的发射功率。

　　理论挑战

　　对于大多数低频ISM发射器，其开关功率放大器(PA)产生的二次谐波仅比基波频率低3dB。如果允许牺牲部分效率和功率性能，是否可以采用设计用于434MHz的IC来构建868MHz ASK发送器呢?由于相位噪声密度仅仅满足欧洲电信标准协会(ETSI)对于欧洲434MHz免授权波段的带外辐射标准要求，该相位噪声密度无法满足868MHz频段更为严格的要求。但这并不意味着设计868MHz ASK发送器没有任何价值。一些用户可能只需要很低的发射功率，或者只需对低频段IC的振荡器进行一些修改，并不需要进行全新的设计。

　　开关功率放大器的RF频谱

　　大多数低频ISM RF发送器中，开关功率放大器会产生占空比为0.25的周期脉冲，该脉冲序列的周期即为载波周期。理论上，脉冲序列的频谱是一组位于载频整数倍频点、以均匀间隔排列的谱线。每条谱线的幅度由函数sinc (sinx/x)加权，其中在4倍载频的整数倍频点处，幅度为零。图1给出了434MHz载波频谱的前六次谐波。868MHz分量(二次谐波)仅比基频434MHz低3dB。事实上，电路中的开关放大器只是驱动一个调谐电路，而电路特性主要取决于对基频谐波的抑制能力。如果调谐电路具有相对较宽的频带，那么它在868MHz处的辐射功率与基频功率的差值就会小于3dB。

　　图1. 434MHz频点处，25%占空比RF脉冲的基波与谐波理论功率

　　将MAX7044EVKIT的谐波滤波器去掉，同时将偏置电感更改为62nH (这个值与2pF至2.5pF的寄生电容产生谐振)，可以在此评估板上验证3dB的差异。由L-C组成的谐振电路具有较宽的频带。因此，当功率放大器输出直接连接到50Ω负载时，不会大幅衰减868MHz处的谐波。图2所示为频谱分析仪在434MHz和868MHz频点的显示结果。868MHz分量比434MHz分量低3.5dB，这说明谐振电路衰减了0.5dB。

　　图2. MAX7044EVKIT的ISM发送器工作在434MHz时的频谱

　　下一步是修改匹配网络以增强868MHz二次谐波，并衰减434MHz基频。

　　修改天线匹配电路以支持868MHz系统