LT5527型RF混頻器及其在3G無線基站接收器中的應(yīng)用
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。
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 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。
3.3IF輸出端的設(shè)計
關(guān)鍵詞:
3G
LT5527
RF混頻器
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