采用LT5560为WiMAX应用提供上变频转换

标签:混频器
分享到:

 适合多种应用的低功率、高性能有源混频器具有低功耗和4GHz的工作频率,使WiMAX系统可以在3.3~3.8GHz的频率范围内进行频率转换。

  LT5560是一种双平衡有源混频器,是采用第二代高频双极型工艺制造的,因此具有大带宽和非常低的功耗。所有信号端口都可以在从几乎是DC直到4GHz的频率范围内工作,为上变频和下变频应用提供了方便。在恰当匹配的情况下,可以低成本、低功耗和高性能地实现2.5~2.7GHz频带的上变频转换以及到3.3~3.8GHz WiMAX工作频率的上变频转换。与转换损耗为几个dB且需要高LO驱动电平的大多数无源混频器不同,这种新型有源混频器不仅提供转换增益,同时只需要-2dBm的LO信号功率。该混频器的内核可用单电源工作,适合从2.7~5.3V的不同电压。使能电路提供快速和简单的接通与断开操作,以满足大多数TDD的要求。LT5560的典型停机电流低于1μA,采用3mm×3mm的8引线DFN封装以及底面接地。

  IN、OUT和LO端口都是差分端口,以实现最优性能。IN和OUT端口必须以差分方式使用,但是LO端口可以用单端信号驱动,未用的LO引脚通过一个电容器连接到地。

  LT5560可适用于上变频和下变频转换,图1所示电路是一个实用的上变频转换应用。该电路已经为450MHz IF输入频率和3.3~3.8GHz的RF输出频率进行了微调。LO端口为2.85~3.35GHz的频率进行了微调。

  在450MHz频率上,输入端口(IN+、IN-)的差分阻抗大约为28.6+j4.9Ω。由电路板布局和T1引起的寄生电抗将这个阻抗变换为大约50Ω+j60Ω。电容器C11提供DC隔离,并通过消除阻抗的虚部改善了阻抗匹配。变压器T1具有1:1的阻抗比,为输入信号提供单端到差分的转换。

  该混频器的信号输入引脚需要一个到地的直流通路,这由电阻R1提供。在本应用中,0Ω电阻用来让LT5560以最大的电源电流工作,以提供最高增益和最佳OIP3性能。增加R1的电阻值可以降低电源电流,但是这样做的代价是降低了线性度和转换增益。

  在RF输出端口,电感器L6用来消除LT5560的内部电容。多层芯片平衡转换器T2为RF输出信号提供差分至单端的转换。T2还进行一个2:1阻抗变换。

  为方便起见,LT5560的LO输入端口可以用单端信号驱动。就上变频应用而言,推荐将信号加到LO-输入端(如图1所示),以最大限度地减小泄漏到输出中的LO信号。

图1 3.3~3.8GHz上变频混频器应用原理图


  LO引脚由内部基准偏置,而且必须是交流藕合的。电容器C3为LO-提供所需的直流隔离,而C7用来改善阻抗匹配。电容器C5在LO+引脚上提供直流隔离,并通过谐振消除封装的寄生电感,以建立良好的高频地。该电容器应该放置在靠近LT5560封装的地方,以获得最佳性能。

  就本应用而言,所测试端口的回损如图2所示。IF端口的回损表明,在375~550MHz范围内阻抗匹配良好。RF输出端口在3.25~4GHz多的范围内匹配良好,而LO端口的回损在2.7~3.4GHz范围内优于10dB。

图2 IF、RF和LO端口回损

  
  测试电路由3V电源供电,测得的直流电流为13.6mA。该电路的输入信号电平为每频率-20dBm,应用的LO功率为 -2dBm。转换增益、OIP3和SSB噪声指数与LO输入功率的变化如图3所示。

 图3 转换增益、OIP3和SSB噪声指数与LO输入功率的变化

 
  在图3中,转换增益、OIP3和SSB噪声指数是RF输出频率的函数。在这个频带内,转换增益在大约0.2~0.6dB的范围内变化,而SSB噪声指数的变化范围为11.5~12.1dB。OIP3从3.3GHz上的12.6dBm逐步降低到3.8GHz上的11.3dBm。

图4 转换增益、OIP3和SSB噪声指数与LO输入功率的变化


  在图4中,3.6GHz频率上的转换增益、OIP3和SSB噪声指数是LO输入功率的函数。LO输入功率的理想范围为 -4~+1dBm,不过噪声指数在这个范围的较高端比较好。增益(TA=25℃时)是正的,并在LO功率超过-4dBm时,随着LO功率的提高而逐步提高。这个理想工作范围较高端的性能由OIP3决定,OIP3在超过+1dBm后开始下降。

  所测得的结果显示,在3.3~3.8GHz频率范围内,LT5560可组成性能优异的上变频混频器。
继续阅读
最热Custom MMIC博文——从混频器到相控阵雷达

2020年2月,Qorvo收购了Custom MMIC公司,该公司以一流的裸片和封装元件而闻名,其产品加强了我们的功率放大器产品线,从而使多芯片模块能够用于广泛的国防、航空航天和商业应用。在收购的同时,Qorvo还收获了Custom MMIC极富见地的博客文章集;这些文章为使用毫米波电路进行卫星通信、雷达系统和蜂窝基础设施应用的设计提供了值得信赖的有用信息。以下是其中几篇博客文章的摘要,并附有更多详细信息的链接。

详解SDR收发器中的新技术

RF工程常被视为电子领域的黑魔法。它可能是数学和力学的某种奇特组合,有时甚至仅仅是试错。它让许多优秀的工程师不得其解,有些工程师仅了解结果而对细节毫无所知。现有的许多文献往往不建立基本概念,而是直接跳跃到理论和数学解释。

混频器中的组合干扰和非线性失真

本文主要介绍了混频器中的组合干扰和非线性失真的基本知识。

混频器件这些年来的变迁

在RF和微波设计中,混频是信号链最关键的部分之一。过去,很多应用都受制于混频器的性能。混频器的频率范围、转换损耗和线性度,决定了混频器能否用于特定应用。频率高于30 GHz的设计很难实现,此等频率的器件封装更是难上加难。大部分时候,简单的单、双和三平衡混频器满足了一般市场的需求。但是,随着企业开发出的应用越来越先进,并希望提高每dB的性能,传统混频器便显得捉襟见肘。当今和未来的市场需要这样的混频解决方案:针对各种应用专门定制,性能优化,并且支持基于通用平台的设计以便重复使用。

基于LTC5549的无线微波技术设计方案分析

在下一代无线接入应用中带宽将迅速拓展,以应对不断增长的互联网流量。与此同时,目前可供使用的频谱完全无法支持所需的带宽。因此,人们正在对更高的频谱进行适用性评估。有多种选项被纳入了考虑的范畴,从免执照的 5.8GHz 地面站到覆盖地球的低轨道卫星群等均在其列。提高带宽之路存在于可履行该承诺的更高和新的频率。这将需要具备改善性能的混频器。由凌力尔特推出的一款新型混频器 LTC5549 可为此项目提供支持。