采用LT5560为WiMAX应用提供上变频转换

2007-01-05 13:57:50来源: 今日电子

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。

关键字:平衡  混频  频率  赫兹

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