在IQ調(diào)制器的輸出端提供固定功率增益

器件連接/參考

ADL5375：400 MHz至6 GHz寬帶正交調(diào)制器

ADL5320：400 MHz至2700 MHz 1/4 W RF驅(qū)動(dòng)器放大器

評(píng)估和設(shè)計(jì)支持

電路評(píng)估板

ADL5375評(píng)估板(ADL5375-05-EVALZ)

設(shè)計(jì)和集成文件

原理圖、布局文件、物料清單

電路功能與優(yōu)勢(shì)

無論IQ調(diào)制器是用于直接變頻應(yīng)用還是作為上變頻器用于第一中頻(IF)，通常都會(huì)有一些增益直接施加在IQ調(diào)制器之后。本文將介紹如何選擇合適的驅(qū)動(dòng)器放大器，以便在IQ調(diào)制器的輸出端提供第一級(jí)增益。圖1所示器件為ADL5375 IQ調(diào)制器和ADL5320驅(qū)動(dòng)器放大器。這兩款器件在系統(tǒng)性水平方面匹配良好；也就是說，它們具備同等性能，因此任何一方都不會(huì)造成整體性能下降。由于這些器件的動(dòng)態(tài)范圍匹配良好，因此建議在IQ調(diào)制器與RF驅(qū)動(dòng)器放大器之間進(jìn)行簡(jiǎn)單的直接連接，器件之間無需任何衰減。

電路描述

ADL5375是一款通用型高性能IQ調(diào)制器，輸出頻率范圍是400 MHz至6 GHz。由于具備低噪聲和750 MHz的寬輸入基帶帶寬(3 dB)，因此可通過多種調(diào)制和帶寬的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)該器件。這些輸入信號(hào)能夠以直流或復(fù)數(shù)中頻為中心。

與ADL5375的LO接口為1XLO型，即輸出頻率和LO頻率相等（當(dāng)基帶信號(hào)以直流為中心時(shí)）。電路筆記CN-0134介紹了如何通過ADF4350驅(qū)動(dòng)ADL5375。

系統(tǒng)級(jí)計(jì)算和RF放大器選擇

在1 GHz至2 GHz的頻率范圍內(nèi)，ADL5375的輸出壓縮點(diǎn)(OP1dB)和三階壓縮點(diǎn)(OIP3)分別為10 dBm和25 dBm左右。在選擇RF放大器以便在IQ調(diào)制器之后提供增益時(shí)，必須選擇輸入P1dB和輸入IP3等于或略高于這些數(shù)值的器件。如果所選器件的輸入P1dB和輸入IP3較低，則會(huì)導(dǎo)致級(jí)聯(lián)性能降低；如果這兩項(xiàng)規(guī)格明顯高于ADL5375，卻不會(huì)帶來任何好處，并且可能會(huì)造成信號(hào)鏈的總電源電流出現(xiàn)不必要增加。

ADL5320是一款驅(qū)動(dòng)器放大器（需要外部調(diào)諧元件的RF放大器），額定工作范圍是400 MHz至2700 MHz。采用5 V電源供電時(shí)，其功耗為104 mA（也可以采用低至3.3 V的電源供電，此時(shí)功耗和性能都有所下降）。

表1顯示了1900 MHz條件下ADL5375 IQ調(diào)制器折合到輸出端的IP3 (OIP3)和P1dB (OP1dB)以及ADL5320驅(qū)動(dòng)器放大器折合到輸入端的規(guī)格。兩種情況下，IQ調(diào)制器折合到輸出端的規(guī)格與放大器折合到輸入端的規(guī)格之間均相差3 dB左右。

表1. 1900 MHz條件下ADL5375 IQ調(diào)制器與ADL5320驅(qū)動(dòng)器放大器的IP3和P1dB規(guī)格

圖2顯示了2140 MHz條件下IQ調(diào)制器與驅(qū)動(dòng)器放大器的仿真級(jí)聯(lián)性能。此仿真利用ADIsimRF設(shè)計(jì)工具來完成。值得注意的是，調(diào)制器的OIP3 (24.2 dBm)與復(fù)合OIP3 (36.5 dBm)之差12.3 dB剛好略小于ADL5320驅(qū)動(dòng)器放大器的增益(13.7 dB)。這表明驅(qū)動(dòng)器放大器對(duì)總體OIP3的影響非常小。

圖3顯示了IQ調(diào)制器輸出端與復(fù)合電路輸出端所測(cè)OIP3與輸出功率(POUT)的關(guān)系圖。兩條OIP3曲線輪廓的形狀非常相似，只在輸出功率和OIP3方面有所偏移。這進(jìn)一步表明，當(dāng)信號(hào)經(jīng)過RF放大器時(shí)，IP3只會(huì)略有下降。

選擇輸出功率水平

雖然輸出功率水平高達(dá)15 dBm時(shí)電路的OIP3水平介于35 dBm至40 dBm范圍內(nèi)，但實(shí)際工作時(shí)無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，尤其在包絡(luò)調(diào)制方案并非恒定不變的情況下，此類方案往往擁有相對(duì)較高的峰均比。為了理解這一點(diǎn)，請(qǐng)檢查電路的輸入電壓與輸出功率傳遞函數(shù)，然后考慮IQ調(diào)制器輸入端的典型驅(qū)動(dòng)電平。

圖4顯示了使用CW正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)以輸出功率(dBm)和輸入電壓(V p-p)表示的電路傳遞函數(shù)。ADL5375等IQ調(diào)制器通常由雙通道、電流輸出、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)驅(qū)動(dòng)。一般而言，DAC的兩個(gè)電流輸出端（標(biāo)稱范圍是0 mA至20 mA）會(huì)通過兩個(gè)50 Ω電阻接地，并且每個(gè)IQ輸入端上會(huì)放置兩個(gè)100 Ω分流電阻（有關(guān)此接口的更多信息，請(qǐng)參見電路筆記CN-0205）。DAC在0 dBFS條件下運(yùn)行時(shí)，這對(duì)應(yīng)于IQ調(diào)制器上的驅(qū)動(dòng)電平為1 V p-p或0.353 V rms（這里忽略了低通濾波器的插入損耗，該濾波器通常放置在DAC和IQ調(diào)制器之間）。這樣就會(huì)產(chǎn)生約13 dBm的輸出功率。

假設(shè)IQ調(diào)制器的I和Q輸入端如上文所述通過100 Ω電阻端接，則可相對(duì)于典型ADI DAC的dBFS驅(qū)動(dòng)電平來繪制輸出功率曲線（見圖5）。因此，0 dBFS的驅(qū)動(dòng)電平對(duì)應(yīng)于1 V p-p，這樣也就產(chǎn)生了與上文所述相同的13 dBm輸出功率。