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1、通信原理课程设计报告题目 MGCT04 TDMA/AMPS/CDMA/AMPS 双模发射器电路设计学院名称 电气工程学院 指导老师 班 级 电子信息工程051班 学 号 学生姓名 二00八年六月MGCT04 TDMA/AMPS/CDMA/AMPS 1900MHz/900MHz双频双模发射器电路设计摘要MGCT04是设计用于双频带、双模式蜂窝900MHz/PCS1900MHz移动电话的发射器，能用于TDMA/AMPS或CDMA/AMPS两种系统。MGCT04也可在TDMA/AMPS移动电话中作为发射调制器和上变频器使用，在CDMA/AMPS移动电话中作为发射上变频器使用。MGCT04含有900M
2、Hz和1900MHz双射频通道、温度补偿的AGC放大器、有源滤波器、I/Q正交调节器、功率放大器、与Zarlink半导体公司和其他公司产品兼容的基带和混合信号接口等电路。关键字：双频双模 MGCT04芯片 振荡器 滤波器 放大器 输入控制AbstractThe MGCT04 circuit is designed for use in dual band, dual mode cellular 900MHz/PCS1900MHz mobile phones. It can be used for both TDMA/AMPSor CDMA/AMPS systems.The MGCT04 is
3、compatible with baseband and mixed signal interface circuits from Zarlink Semiconductor and other manufacturers.System costs have been kept to a minimum by removing the requirement for an additional SAW filter in the transmit IF path. The AGC has been split between RF and IF sections to reduce noise
4、 and a low pass filter has been included before the IF variable gain amplifier to remove spurious products produced in the modulator.Key words: Dual band dual mode MGCT04 COMS chip OSCillatorFilter Amplifier Input Control目 录1.MGCT04芯片简介-4 11 MGCT04的主要技术特性-4 1.2 MGCT04的内部结构框图-62.MGCT04芯片封装与引脚功能-63.MG
5、CT04 内部结构及工作原理-9 3.1 正交调制器-9 3.2 VHF 振荡器输入、振荡器偏执和分频器-9 3.3 有源低通滤波器-9 3.4 IF可变增益放大器-9 3.5 单边带混频起-10 3.6 RF可变增益反放大器-10 3.7 输出驱动器-10 3.8 输入控制-104.MGCT04 应用电路的设计-10 4.1 各功能块电路框图-10 4.2 MGCT04典型应用电路-125.MGCT04 应用电路原理图形与生成的PCB图形-13 5.1 利用Protel 99软件制作的原理图-13 5.2 利用Protel 99 软件制作的PCB图形-146.总结-15 参考文献-151.M
6、GCT04芯片介绍1.1 MGCT04的主要技术特性技术特性如表(1),表（2）所示。参数测试条件（除另外有说明外）：Tamb=-30+70,Vcc=2.73.6V。UHF LO电平为-15dBm(双边带），I和Q输入为1.4V（峰锋值），测试频率为849MHz（900MHz输出）和1910MHz(1900MHz输出）。在产品测试和设计中，这些特性都是有保证的。 表（1） MGCT04直流特性参数最小值典型值最大值单 位电源电流睡眠模式75uA待机模式电流810mA待机模式（前置分频器禁用）电流4mA总电源电流118160mA待机到工作模式转换时间10us逻辑输入逻辑高电平Vcc-0.6Vcc
7、V逻辑低电平00.8V表（2） MGCT04交流特性参数测试条件最 小 值典 型 值最大值单 位I和Q的调制器I和Q的输入电压差动1.01.42.0V（峰锋值）I和Q的共模电压1.2VI和Q的差动输入电阻13.5KI和Q的输入带宽2.5MHz中频矢量偏移Pout=+8dBm25dB单边带抑制Pout=+8dBm30dBVHF振荡器输入和分频器输入驱动电平来自外部VHF振荡器，通过匹配网络224070MvVHF振荡器偏置电压1.2V前置分频器的输出电平6pF负载400mV（峰锋值）前置分频器分频比率驱动输出到合成器8可变增益放大器IF放大器工作频率范围50200MHzRF放大器工作频率范围750
8、2000MHz增益控制范围8490dB参数测试条件最小值典型值最大值单位最小增益的控制电压0.1V最大增益的控制电压2.6VAGC控制电压斜率3360dB/V单边带的混频器和特高频振荡器输入蜂窝频带LO输入电压来自外部VHF振荡器，通过匹配网络-15-10-5dBmPCS频带LO输入电平来自外部UHF振荡器，通过匹配网络-15-10-5dBm蜂窝频带LO输入频率范围1GHz8501100MHzPCS频带LO输入频率范围2GHz15002150MHz900MHz射频输出级（通过匹配网络驱动，50负载）RF放大器工作频率范围824849MHz输出功率（注1）+8+19dBmACPR(CDMA)Po
9、ut=+3dBm,Vcc=3V-66-52dBcACPR(TDMA)Pout=+8dBm,偏移量=30kHz,Vcc=3V-45-30dBcPout=+8dBm,偏移量=60kHz,Vcc=3V-90-60dBc输出功率AMPS（注2）+10+14+19dBm接收频带噪声在双工频率，偏移量=45MHz，Pout=+3dm-128dBm/Hz接收频带噪声（869894MHz）Ftx=849MHz,Pout=+8dBm-123121dBm/HzLO泄漏Pout=+8dBm-3020dBm镜像抑制Pout=+8dBm-30-20dBc其它寄生（注3）-20dBm1900MHz射频输出级（PCS，通过
10、匹配网络驱动，50负载）RF放大器工作频率范围18501910MHz输出功率（注1）+8+18dBmACPR(CDMA)Pout=+3dBm.Vcc=3V-66-52dBcACPR(TDMA)Pout=+8dBm,偏移量=30kHz,Vcc=3V-45-30dBcPout=+8dBm,偏移量=60kHz,Vcc=3V-90-60dBc接收频带噪声双工频率，偏移量=80MHz,Pout=+30dBm-128dBm/Hz接收频带噪声（19301990MHz）Ftx=1910MHz,Pout=+8dBm-123-121dBm/Hz参数测试条件最小值典型值最大值单位LO泄漏Pout=+8dBm-30-
11、20dBm镜像抑制Pout=+8dBm-30-20dBc其它寄生（注3）-20dBm注：（1）V（I/Q）=1.4V,差分输出形式，VHF LO=22mV, UHF=-15dBm。 （2）V（I/Q）=1.4V(直流），差分输出形式，VHF LO=22Mv, UHF LO=-15dBm。 （3）除了接收频带和发射频带外，频率范围为10MHz10Ftx。1.2 MGCT04内部结构框图MGCT04芯片的内部结构包括有IQ调制器、滤波器、IF和RF可变增益放大器（IF/RF VGA）、单边带混频器（SSB MIXER）、1900MHz/900MHz输出功率放大器驱动器（1900MHz/900MHz
12、 OUTPUT DRIVER）、2分频器/4分频器和移相器（2/4 AND PHASE SHIFT ）、振荡器缓冲器（OSC BUFFER）、偏置缓冲器（BIAS BUFFER）、完整的移相网络（ALL PASS PHASE SHIFT NETWORK）、超高频振荡器的输入选入选择（UHF OSCILLATOR INPUT SELECT ）、自动增益控制（VGA CONTROL）、控制逻辑电路（CONTROL LOGIC）等电路。MGCT04芯片设计用于双频带、双模式 CDMA/AMPS， IS136/AMPS的移动电话。 图（1）MGCT04内部结构方框图2.MGCT04芯片封装与引脚功能
13、MGCT04采用小尺寸MLF封装，其引脚封装形式如图（2）所示。图（2）MGCT04的引脚封装形式MGCT04的封装尺寸如下图(3)所示。 图（3） 俯视图 图（3） 仰视图MGCT04 的引脚功能描述如表（3）所示。引脚符号功能1RF DEG2连接外接电感，用来控制功率放大器的增益21900MHz 驱动器差分输出的反相输出端3RF 900900MHz 驱动器差动输出的同相输出端4RF GND射频电路地5CP0分频系数控制引脚端06VCO GNDVHF VCO（压控振荡器）地7DIV OUT VHF 振荡器 8分频输出8CP2分频系数控制引脚端29VHF OSC IN外部VHF振荡器的输入端1
14、0VHF OSC BIAS外部VHF 振荡器的开关偏置电压11VCO VCCVHF 振荡器正电压12GND地13QINQ+输入14Q-输入15IINI+输入16I-输入17VCC电源电压18UHF VCCUHF本机振荡器输入缓冲器的电压端19LO 2GHz2 GHz的本机振荡器输入端20GND UHFUHF 本机振荡器输入缓冲器的地端21LO 1GHz1GHz的本机振荡器输入端22AGC中频和射频可变增益放大器的控制电压23CP1分频系数控制端124RF VCC射频电路的电压端25RF GND射频电路的地261900 MHz驱动器差分输出的反相输出端271900 MHz驱动器差分输出的同相输出
15、端28RF DEG1连接外接电感，用来控制功率放大器的增益注：允许的最大的范围提供的电压（VCC） 4V操作的温度 -40100控制输入电压 -0.6V+0.6V最大连接温度（Tj） 150容许温度，Tstg -55+1253. MGCT04 内部结构及工作原理 概述：MGCT04设计的电路在双频双模CDMA/AMPS IS136/AMPS 移动电话中提供作为发射器的作用。电路包含以下模块：3.1 正交调制器基带电路的I和Q数据信号加到正交调制器的I和Q输入端，与来自VHF VCO产生的本机振荡器频率混频，产生中频（IF）信号。控制输入端有2分频或4分频选择功能。3.2 VHF振荡器输入、振荡
16、器偏置和分频器一个外部的VHF振荡器电路采用交流耦合到VHF振荡器输入端，振荡器驱动正交调制器和内部8分频电路，降低输出信号的频率，输出到片外的频率合成器。这样降低了输出缓冲电路的功率要求，可使用一个低频、低功率的CMOS频率合成器。如果不需要分频器使能，连接输出引脚端（DIV OUT ，引脚7）到正电远端，这样可减少总的电源电流消耗。振荡器偏置电路在芯片内，因此，利用控制输入端可以控制外部VHF振荡器三三极管的关闭，再睡眠模式下偏置电压也可被关闭。控制引脚端的设置与功能如表（4）和表（5）表（4）控制引脚端的设置与功能（VHF LO在4分频模式）控制输入端功能CP2CP1CP0000睡眠模式
17、。所有的电路在低功耗模式001正交调制器导通。1900MHz模式。下边带UHF LO，中频=VHF VOC/4010正交调制器导通。900MHz模式。上边带UHF LO，中频=VHF VOC/4011待机模式。VHF振荡器输入缓冲器、振荡器偏置和分频器导通，其余所有的电路在低功耗模式表（5）控制引脚端的设置与功能（VHF LO 在2分频模式）控制输入端功能CP2CP1CP0100睡眠模式。所有的电路在低功耗状态101正交调制器导通。1900MHz模式。上边带UHF LO，中频=VHF VOC/2110正交调制器导通。900MHz模式。上边带UHF LO ，中频=VHF VOC/2111待机模式
18、。VHF振荡器输入缓冲器、振荡器偏置和分频器导通，其余所有的电路在低功耗状态。3.3 有源低通滤波器 正交调制器的输出通过有源低通滤波器能率减宽带噪声和减少寄生输出。3.4 IF可变增益放大器 滤波后的中频信号通过中频可变增益放大器，倒相驱动单边带混频器。外部应用AGC自动增益控制电压允许整个电路的增益变化范围最小为84dB。中频部分和射频部分电路的自动增益控制是分开的，一个内部的自动增益控制电路处理外部自动增益控制电压，分别驱动中频可调增益放大器和射频可调增益放大器，并且在整个自动增益控制范围内提供一个近似线性的控制特性。3.5 单边带混频器 被调制的中频信号馈送到单边带混频器，将中频（IF
19、）上变频为射频（RF）,与来自外部UHF振荡器输入引脚端的射频（RF）信号混频，两个外部UHF振荡器输入引脚端通过片上的多路器选择。当编成为1900MHz模式，VHF振荡器为4分频模式运行。由于正交振荡器驱动信号到单边带混频器的极性被反相，因此对于1900MHz PCS 选择低端LO ，对于900MHz选择高端LO 。这个技术科允许900MHz两个频带公用中频和滤波器。3.6 RF可变增益放大器 在单边带混频器之后是RF可变增益放大器，它提供大约23dB的增益变化范围。在混频器后，采用可控增益射频放大器，因而减少了来自射频混频器的噪声，避免了在射频通道中附加的SAW滤波器引起的增益变化，确保了
20、最大功率输出。3.7 输出驱动器900MHz和1900MHz工作的功率放大器输出驱动级是分别提供的。对于2个功率放大器驱动器采用不同的设计，可以提高放大器的功率效率，也容易解决电源去藕问题。900MHz输出级为TDMA操作提供了一个8dBm的线性输出，为CDMA操作提供一个35dBm的线性输出。但是在AMPS模式中过驱动可以获得11dBMm（典型值）的输出。当RF和IF增益减少时，在两个功率驱动级中直流电流减少，然而，所需的功率比最大输出功率低，将改善效率。3.8 输入控制 3个输入控制科设置芯片不同的工作模式，不同模式的选择可参见表（4）和表(5)所示的具体输入控制。4.MGCT04 应用电
21、路的设计4.1 各功能块电路框图 (4a) 控制输入CP0，CP1和CP2 （4b） 振荡器偏置缓冲 (4c)分频输出电路 （4d）VHF振荡器输入缓冲 （4e）LO2GHzLO1GHz振荡器输入 (4f) 900MHz1900MHz输出 （4g）I/Q输入 （4h）AGC输入4.2 MGCT04典型应用电路 MGCT04典型应用电路如下图（4）所示。 图（4）MGCT04 典型应用电路典型的1900MHz与900MHz输出匹配网络分别如图（5）和图（6）所示。 图（5）典型的1900MHz输出匹配网络 图（6）典型900MHz输出匹配网络注：图（5）和图（6）中的L1和L2是提供直流电流流入
22、输出引脚端的电感，不作为匹配网络的部件。典型外部VHF振荡器电路如图(7)所示。图（7）典型外部VHF振荡器电路的连接LO输入三测试电路如图（8）所示。 图（8）LO输入测试电路5.MGCT04 应用电路原理图形与生成的PCB图形利用Protel制作的原理图型如图（9）所示。图（9），原理图形 图（9）生成的PCB板子如图（10）所示 图（10）6.总结当我拿到此次通信原理课程设计题目的时候，一下子就紧张起来了，因为我看到上面的题目及涉及到的芯片都是平常很少见到或者在此之前根本就没有接触过的，所以不知道从何下手。对照我们这学期开设的通信原理课程来讲，这门课程是比较难学的，因为它的理论性和专业性
23、都很强，书中讲到的很多知识都是公式框图，在学习的时候只是对其皮毛有了初步的认知而已，而现在要进一步的作出课程设计来，所以仅靠在书本上学到的那些知识是远远不够的。随之，我们有相关设计题目的人在一起讨论了题目后，就展开了资料查阅与探讨。充分利用图书馆的资源和网络信息，按着一些相关的参考书目，找到了一些参考资料，但是大部分的资料都是英文版的，这对于这次课程设计来说是一个很重要的任务和挑战，因为必须在读懂和理解英文资料的前提下才能设计出正确可行的应用电路来。而且英文资料里大多是专业词语，所以翻译工作要花费大量的时间和精力，这就要求我们一定要静下心来，一点一点地翻译，逐字逐句核对分析得到最优的意思，帮助
24、我们理解信息。这个过程是来不得马虎大意的，否则我们不能正确把握题目中相关芯片的结构、引脚功能、封装等知识。那么就设计不出应用电路来。还有在利用Protel 99软件制作原理图形的过程中，使我又重新加深了利用软件画原理图，继而生成PCB电路板的知识，而且在一遍一遍的应用中，我现在在已经能够很熟练的操作Protel 99 软件了,在画原理图和生成的PCB板图形的布线和分布元器件的时候，要使其美观大方，就要要求我们有良好的统筹思想和审美观念。在做课程设计的这两个礼拜里，我感到要靠我自己动手，独立完成一个电路的设计，必须要有扎实的基础，虚心踏实进取的态度，和探究钻研的良好风格。在课程设计的过程中，我觉
25、得这是一个最学东西的良好时机，因为要独立完成一个电路项目，我们就必须主动地去学习相关知识，去分析和解决问题。这样就使我们要复习以前学过的电子电路的知识，加深理解，直到如何在电路中的具体应用。另一方面也提高了我的专业英语，至少我掌握了大量的专业常用词语，也为我在阅读外文资料方面做了良好基础。通过完成这次课程设计，我感到在大学的课堂里学到的东西是有限的，自己要做学问出来，必须还要主动地去学习更多的知识。就现在我对电子行业的认识来说，要想以后再这个领域有所施展，自己需要长进的地方还有一大截，也正如老师给我们讲的，要比别人多长出一部分来，才能更适应现在的就业和社会形势。而现在做的课程设计也正是达到这一目的的一个很好的机会，所以一定要用心的完成，踏踏实实地完成一个成功的电路设计。参考文献：1. 黄智伟.无线发射与接收电路设计，北京航空航天大学出版社2007. 7（第2版）2. 黄智伟.无线发射与接收电路设计，北京航空航天大学出版社2004. 53. 黄智伟.单片无线数据通信IC原理应用，北京航空航天大学出版社2004.114. Zarlink Semicondctor Inc. MGCT04 Transmit Circuit for TDMA/AMPS.
