如何使用MAX9930构成RF控制器或检波器

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MAX9930-MAX9933系列RF控制器和检测器适用于各种应用，其中，通过光纤传输有线电视信号（CATV）是该系列器件非常理想的应用之一，利用RF控制器或RF检测器控制互阻放大器（TIA）的增益。本文介绍了如何使用MAX9930构成RF控制器或检波器。
       
        PON技术
       
        在高速互联网接入和有线电视（CATV）市场需求的驱动下，光纤设备的需求量迅速增长。市场增长的关键因素是新一代低成本的PON（无源光网络）硬件系统以及GPON（吉比特无源光网络）和EPON（以太网无源光网络）新标准的出现。
       
        PON系统通常包含一个中心局（称为OLT，光纤线路终端）和多个用户端设备（称为ONU，光网络终端）。多达32个ONT可以连接到一个OLT，互联网数据、语音数据、电视信号等多种信号可以在同一条多模光纤上采用不同波长传输。ONT中的光收发器用于恢复语音、数据、视频信息。
       
        CATV系统RF控制器和检波器的基本操作
       
        PON系统的光收发器也称作三工器，提供三路输出，其中一路用于CATV的RF端口，用于连接机顶盒。光收发器通常需要一个互阻放大器（TIA），把来自光二极管的电流信号转换成电压输出。为了在光纤信号强度变化时为机顶盒提供固定的RF输出功率，需要自动调整TIA增益。增益控制可以通过单纯的模拟反馈环路RF控制器（图1）实现，也可以利用微控制器内部数字反馈环路的RF检测器（图2）实现。
         
       
       
       
        图1.典型的CATV应用中，利用模拟反馈环路的RF控制器调整TIA增益。
         
       
       
       
        图2.利用RF检测器、微控制器构成的数字反馈环路调整TIA增益。
       
        CATV应用中，TIA的带宽以及提供增益调整的RF控制器/检测器带宽范围为：47MHz到870MHz.MAX9930–MAX9933系列RF控制器和检测器设计满足这一应用需求。
       
        MAX9930 RF控制器工作在2MHz至1600MHz频率范围，可接收-45dBm至0dBm输入功率。MAX9933 RF检测器与MAX9930工作在相同的频率范围和输入功率范围，图3所示为两款芯片的内部框图。
         
       
       
       
        图3. MX9930（RF控制器）和MAX9933（RF检测器）原理框图。
       
        RF控制器典型应用
       
        图1所示应用电路中，利用MAX9930检测输出功率，放大器（MAX4412）对MAX9930输出反相，从而为TIA提供一个负反馈网络（图4）。TIA（MAX3654等）电路中，当增益控制输入电压（VAGC）增加时，互阻放大器增益下降。因此，MAX9930输出必需反相。
         
       
       
       
        图4. MAX9930作为RF控制器的典型应用。
         
        利用控制器实现RF检测
       
        图2中，利用微控制器和RF检测器构成数字反馈网络，MAX9933 RF检测器可以实现这个功能，图3所示MAX9930 RF控制器可以作为RF检测器，将环路连接在输出引脚（OUT）和输入引脚之间，SET从外部实现极性反转构成闭合环路。极性反转提供负反馈闭合环路，可利用反相配置的MAX4412放大器。图5给出了MAX9930 RF控制器用作RF检测电路的原理图。
         
       
       
       
        图5.配合MAX4412反相放大器，MAX9930 RF控制器构成RF检测器。
        图5电路在下述条件下进行测试：VCC = 5V，R = 10kΩ，C = 2200pF和VREF = 2V。MAX9930的RFIN输入由50MHz RF信号发生器提供，发生器输出功率在-45dBm到±0dBm （50Ω终端匹配）。
         
        图5中的SET电压（RF检测器输出）与RFIN功率呈对数关系，如图6所示。
       
       
         
        图6. 图5中RF检测器MAX9930的SET输出与RFIN之间的关系曲线。
         
        总结
         
        CATV光纤通信中，RF控制器/检测器可以用来控制TIA增益。本文介绍的MAX9930 RF控制器可以配合运算放大器，调整CATV信号链的增益。