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可解決棘手RF設計問題的主動混頻器

上網時間: 2014年06月23日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:RF混頻器  LTC5577  Linear  性能  主動 

作者:凌力爾特(Linear)高頻產品設計部門負責人Tom Schiltz、產品市場經理James Wong

主動 RF混頻器很少能在不犧牲其他性能參數的情況下突破 +30dBm IIP3 指標大關。而新型 LTC5577 就是可以做到這一點的 RF 混頻器。該混頻器運用一種創新的主動混頻器架構,以實現其 +30dBm IIP3。這款元件的獨特之處,是具有一個 0.7dB 的高轉換增益、0dBm LO 驅動位準以及 300MHz 至 6GHz 的寬廣工作頻率範圍。其主動、雙平衡設計帶來的額外優勢可實現卓越的埠間隔離度,並將可能損害接收器性能的 2x2 和 3x3 雜散混頻分量以及偽圖像混頻分量抑制在更低的水準。

LTC5577 在其 RF 和 LO 輸入端上設有整合式寬頻變壓器,其在一個寬廣的頻率範圍內調諧至 50Ω 單端。利用一個固定的外部匹配電路,該元件能在 700MHz 至 4.3GHz 的頻率範圍內連續運作,並擁有卓閱的增益平坦度。因此,所需的外部元件極少,從而縮減了系統成本和解決方案尺寸。此外,其可用範圍為 1MHz 至 1.5GHz 的 IF 輸出埠還可提供平坦的轉換增益性能至 600MHz 頻寬以上,因而能夠支援 LTE 和 LTE-Advanced 基地台接收器和其他寬頻接收器應用。

該款混頻器還具有一個整合式 LO 緩衝器,僅需要 0dBm LO 驅動位準並容許 ±6dB 的 LO 功率變化。這可免除一個外部高功率 LO 放大器,從而避免了額外的功率消耗和成本增加。此外還免除了一個驅動位準範圍為 +17dBm 至 +20dBm 的高功率 LO 訊號源,因而降低了產生意外輻射的風險,此類輻射或許會損壞系統 RF 電路的其他部分。所以,該元件節省了原本必不可少的 RF 遮罩硬體成本。LTC5577 混頻器依靠單個 3.3V 電源運行,其供電電流大為減小,僅為 180mA。

主動混頻器架構提供更多好處

LTC5577 的主動、雙平衡混頻器架構可提供其他的獨特優勢。除了其高轉換增益和非常寬的頻寬之外,LTC5577 還解決了經常困擾設計人員的其他問題,例如,以下要求該如何實現?

1. 卓越的埠間隔離度;

2. 極低的 2x2 和 3x3 雜散分量;

3. 非常低的偽圖像混頻分量。

改善的 RF 隔離度

LTC5577 的主動混頻器架構引人注目之處,在於其擁有卓越的 LO 至 RF 洩漏指標 (<-50dBm),從而大幅減少了回向天線不想要得 LO 訊號洩漏。這一點優於被動混頻器,後者通常僅具備大約 30dB 的隔離度和 +17dBm 左右的強大 LO 輸入位準,這導致了高得多的-13dBm LO 至 RF 洩漏位準。採用 LTC5577 混頻器後,便可省去 RF 輸入端上的一個外部高隔離度迴圈器,從而可構成一種更具成本效益的寬頻解決方案,能節省空間和易於設計。

用於實現絕佳線性性能的低 2x2 和 3x3 雜散分量

LTC5577 的創新型架構產生了異常低的 LO 和 RF 諧波失真混頻雜散分量。其 2x2 (1/2 IF) 輸出失真雜散為 -79dBc,而 3x3 (1/3 IF) 雜散則更低 (位於 -81dBc)。這種低失真有助於在寬頻接收器中實現較高的性能,還可在數位預失真 (DPD) 接收器應用中使用時改善失真校正性能。

而且,LTC5577 的 RF 輸入專為在安全承受強帶內阻塞訊號的同時儘量抑制性能劣化而設計。例如:當面對一個 +5dBm 的輸入干擾訊號時,其雜訊指數僅從 11.8dB 下降至 15.8dB,相比之下,其他同類混頻器則往往下降至超過 20dB。這可以在存在強大干擾的情況下確保穩定的接收器靈敏度。

低偽圖像混頻分量改善了接收器雜訊指數

由於其雙向屬性和無緩衝 RF 輸入的原因,被動混頻器在 RF 輸入端上具有不想要的混頻分量,被稱為“偽圖像”。在頻域中,該混頻分量的位置距離 LO 達一個 IF,其位準通常比 RF 輸入訊號位準低 12dB。如果不採用隔離器或衰減器墊進行終接,這種混頻分量反射開 RF輸入濾波器並重新進入混頻器,因而導致雜訊指數在某些頻率 (取決於濾波器和混頻器之間的電氣長度) 下發生劣化。

雖然諸如 LTC5577 等主動混頻器在 RF 輸入端上也存在這種雜散,但處於低得多的位準 (通常為 -75dBc)。這將免除在混頻器輸入端上增設一個迴圈器或衰減器的需求,從而改善接收器靈敏度並簡化 RF 設計。下圖一顯示了一個被動混頻器 RF 輸入端上的偽圖像和 LO洩漏位準,並與 LTC5577 主動混頻器進行了對比。

主動混頻器可減少混頻器 RF 輸入端上的 LO洩漏和偽圖像,從而改善接收器性能
主動混頻器可減少混頻器 RF 輸入端上的 LO洩漏和偽圖像,從而改善接收器性能

結論

新型 LTC5577 採用一種創新的主動混頻器架構以獲得同類最佳的 30dB IIP3 線性性能,並擁有 0.7dB 的轉換增益和 300MHz 至 6GHz 的寬頻性能範圍。該元件還實現了額外的優勢,包括高埠間隔離度、LO 洩漏的減少和偽圖像混頻分量的降低等,而這些對於許多設計而言都是棘手的難題。而結果是,其造就了一款具成本效益的精小型混頻器解決方案,改善了接收器性能並具有低功率。





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