| 解放軍電子工程學(xué)院,馬國勝 1 引言 凌特公司（Linear Technology)推出的LT5527型高線性度有源下變頻RF混頻器能大幅降低3G蜂窩基站的成本并簡化其設(shè)計。LT5527 RF混頻器具有3．7 GHz的最高工作頻率。在1．9 GHz時,LT5527具有23．5 dBm的IP3(輸入3階截取)線性度、2．3dB轉(zhuǎn)換增益和12．5 dB噪聲指標(biāo),符合3G蜂窩基站和其他高性能無線基站接收器的動態(tài)范圍要求。LT5527的本機(jī)振蕩器(LO)和RF輸入以單端方式工作,具有內(nèi)置50Ω阻抗,只需很少外部匹配器件,可降低基站成本和縮短設(shè)計時間。此外．LT5527內(nèi)包含1個低噪聲LO緩沖器,允許工作于-3 dBm LO驅(qū)動功率,解決了RF隔離難題,無需外部濾波電路。 LT5527工作于400 MHz-3．7 GHz的寬頻率范圍,該范圍覆蓋850 MHz蜂窩頻帶、1．9 GHz-2．1GHz W-CDMA及UMTS頻帶。也覆蓋了工作于450MHz、2．4 GHz和3．5 GHz頻帶的其他高性能無線設(shè)備。LT5527在RF和LO輸入端都有片上RF變壓器。這些變壓器方便了50Ω阻抗匹配,并使輸入能以單端方式工作。 2 LT5527的主要特性及引腳功能 2．1 LT5527的主要特性 LT5527采用單5 V工作電源。典型工作電流為78 mA。它可用EN引腳關(guān)斷。關(guān)斷時,最高消耗100μA靜態(tài)電流。LT5527采用16引腳4 mmx4mm QFN封裝。LT5527的主要特性如下： 50Ω單端式的RF和LO： 高輸入IP3：0．9 GHz時的輸入IP3為+24．5dBm,1．9 GHz時的輸入IP3為+23．5 dBm： 0．9 GHz時的轉(zhuǎn)換增益為3．2 dB,1．9 GHz時的轉(zhuǎn)換增益為2．3 dB; 低噪聲：0．9 GHz時的噪聲指標(biāo)為11．6 dB。1．9 GHz時的噪聲指標(biāo)為12．5 dB; 高LO-RF及LO-IF隔離; LO至RF泄漏為-44 dBm; 工作電壓范圍為4．5 V～5．25 V。 2．2 LT5527的引腳功能 LT5527由高線性雙平衡混頻器、RF緩沖放大器、高速限幅LO緩沖器及偏置／使能電路構(gòu)成,RF和LO輸入以單端方式工作,IF輸出是差分輸出,低端LO和高端LO注入均可用。LT5527的外引腳排列如圖1所示,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示,各引腳的功能如下所述。  NC（1,2,4,8,13,14,16）：這些引腳內(nèi)部不連接,與電路板的地相接,以改善LO至RF及LO至IF之間的隔離。 RF(3)：RF信號輸入端,該引腳內(nèi)部與RF輸入變壓器的初級相連。若RF信號源不被DC阻隔．則需串聯(lián)一耦合電容器。在1．7 GHz-3 GHz之間。RF輸入由內(nèi)部匹配。400 MHz,3 700 MHz都需外部匹配。 EN(5)：使能端,當(dāng)輸入使能電壓超過3 V時,混頻器電路通過6、7、10和11啟動。當(dāng)輸入電壓低于0．3 V時,所有的電路都不工作。EN=5 V時的典型輸入電流為50 mA,EN=0 V時,電流為0μA。即使在啟動時,EN端的電壓也不應(yīng)超過Vcc0.3V。 Vcc2(6)：偏置電路的電源輸入端,電流消耗為2．8 mA。該端外部接至Vcc1端,并接1 000 pF及1μF的耦合電容器。 Vcc1(7)：LO緩沖器的電源端,電流消耗為23．2mA。該端外部接至Vcc2端,并接1 000pF及1μF的耦合電容器。 GND(9,12)：地端,該端和底板地相連以增強(qiáng)隔離度,也是電路板上的RF地。 IF-,IF+(10,11)：IF信號差分輸出,需進(jìn)行阻抗變換以實現(xiàn)輸出匹配。這些端子通過阻抗匹配電感器、RF扼流圈或變壓器中心抽頭與Vcc相連。 LO(15)：本地振蕩器的單端輸入,該端內(nèi)部與LO變壓器的初級相連。在1．2 GHz～5 GHz之間,LO輸入可內(nèi)部匹配。在380 MHz以下工作時需簡單的外部匹配。 Exposed Pad(17)：整個電路地的返回端,必須焊接至印刷電路板的接地面。 3 LT5527的應(yīng)用電路設(shè)計 圖3示出由混合變壓器構(gòu)成的IF匹配電路。以達(dá)到最低LO-IF泄漏和最寬的IF帶寬。圖4示出由1個離散的IF不平衡變壓器代替IF變壓器的電路,以降低成本和縮小尺寸。盡管離散的IF不平衡變壓器也有較理想的噪聲系數(shù)、線性度及較高的轉(zhuǎn)換增益,但是LO-IF泄漏降低,IF的帶寬減小。  
3．1 RF輸入端的設(shè)計 RF輸入端由1個集成變壓器和一個高線性差分放大器組成,變壓器的初級與RF輸入端(引腳3)和地連接。變壓器的次級內(nèi)部與差分放大器輸入端連接。 變壓器初級的一端內(nèi)部和地連接,如果RF源有DC電壓,則在其輸入端接入耦合電容器。在1．7GHz-3 GHz之間,RF輸入可由內(nèi)部匹配,在這個頻率范圍不需要外部匹配。頻帶邊沿輸入回波損耗的典型值為10 dB。 在低頻帶邊沿的輸入匹配電路中,串聯(lián)的最佳電容器的值是2．7 pF(引腳3),以改善1．7 GHz的回波損耗(>20 dB);同樣,為改善2．7 GHz的回波損耗(>30dB),其匹配串聯(lián)的最佳電感器感值是1．5 nH。同時,串聯(lián)1．5nH／2．7 pF匹配網(wǎng)絡(luò)使頻帶的邊沿更理想,并將RF的輸入帶寬擴(kuò)大至1．1 GHz～3．3 GHz。 在400 MHz低頻處或3．7 GHz處,RF輸入匹配網(wǎng)絡(luò)在原有基礎(chǔ)上增加并聯(lián)電容器C5,如果450MHz下的輸入匹配電容器C5的容值為12 pF,在評估板的50 Ω輸入傳輸線上,位于距離引腳34．5 mm的位置;900 MHz下的輸入匹配電容C5=3．9 pF,位于距離引腳31．3 mm的位置;3．5 GHz下的輸入匹配電容器C5=0．5 pF。位于距離引腳34．5mm的位置。這種串聯(lián)傳輸線／并聯(lián)電容器匹配拓?fù)涫沟肔T5527可用于倍頻標(biāo)準(zhǔn),而不需要修正電路板的設(shè)計。串聯(lián)傳輸線可用串聯(lián)的片式電感器代替,以使布局更簡單。 RF輸入阻抗和S11與頻率的關(guān)系(沒有外部匹配)列于表1。S11數(shù)據(jù)用于微波電路模擬設(shè)計自定義匹配網(wǎng)絡(luò)。模擬和RF輸入濾波器的接口連接。 3．2 LO輸入端的設(shè)計 LO輸入端由1個集成變壓器和1個高速限幅差分放大器組成,其中。放大器驅(qū)動混頻器．得到最高的線性和最低的噪聲．1只內(nèi)部耦合電容器和變壓器的初級串聯(lián)。無需連接外部耦合電容器。盡管內(nèi)部放大器將最大有效頻率限制在3．5 GHz。但在1．2 GHz～5 GHz范圍內(nèi),LO輸入由內(nèi)部匹配。當(dāng)然輸入匹配可以變換,在低頻(750 MHz)處,給引腳15并聯(lián)1只電容器(C4),850MHz～1．2 GHz匹配中,C4=2．7 pF。 750MHz以下的LO輸入匹配要求串聯(lián)電感L4/并聯(lián)電容C4,在650 MHz～830 MHz,其匹配網(wǎng)絡(luò)的L4=3．9 nH,C4=5．6 pF;在540 MHz～640MHz,其匹配網(wǎng)絡(luò)的L4=6．8 nH,C4=10 pF。評估板不包含L4的焊盤．因此可切斷近處的引腳15以便插入L4。L4是低功耗多層片式電感器。 頻率大于1．2 GHz時,盡管放大器提供的功率有幾個dB．但最佳LO驅(qū)動功率只有-3 dBm(LO輸入功率變化,混頻器性能不變);在頻率低于1．2GHz的情況下,盡管-3 dBm的LO驅(qū)動功率仍然提供高轉(zhuǎn)化增益和線性。但是為了得到最佳噪聲,LO驅(qū)動功率為0 dBm。自定義匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗數(shù)據(jù)見表2,并參考LO端沒有匹配時的情況。 |
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