無源下變頻混頻器與有源混頻器的比較

無源下變頻混頻器LTC554x系列涵蓋600MHz至4GHz的頻率范圍，以高線性度提供高變頻增益和低噪聲指數(shù)（NF）。這些混頻器面向無線基礎(chǔ)設(shè)施接收器，這類接收器需要高增益混頻器，以克服當(dāng)今高靈敏度IF SAW濾波器的高插入損耗問題。盡管傳統(tǒng)無源混頻器一般具7dB的變頻損耗，但是新的LTC554x混頻器有集成的IF放大器，如圖1所示，可產(chǎn)生8dB的總變頻增益。這允許IF濾波器有15dB的額外損耗，同時(shí)仍然能使接收器滿足靈敏度和無寄生動(dòng)態(tài)范圍要求。

　　圖1：在一個(gè)接收器應(yīng)用中的LTC554x無源混頻器

　　有源混頻器與無源混頻器的比較

　　大多數(shù)集成電路混頻器都基于有源或電流轉(zhuǎn)向拓?fù)洹Ａ枇柼毓緭碛蟹N類繁多的有源混頻器產(chǎn)品，如LT5527和LT5557，而且這些有源混頻器得到了廣泛采用，因?yàn)樗鼈円子谑褂茫夜暮艿?。然而，這些有源混頻器2dB至3dB的變頻增益不夠高，不能滿足有些無線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的要求。此外，在線性度可比情況下，有源混頻器的噪聲指數(shù)一般比無源混頻器高。LTC554x混頻器系列運(yùn)用無源混頻器內(nèi)核，以高線性度實(shí)現(xiàn)最低的噪聲指數(shù)。表1比較了LTC5541無源混頻器與LT5557有源混頻器的性能。如表中所示，無源混頻器的增益約高 5dB、噪聲指數(shù)約低2dB、IIP3高1.7dB。不過LT5557的DC功耗則低得多。

　　表1：在1.95GHz時(shí)有源混頻器和無源混頻器的比較

　　大信號(hào)噪聲指數(shù)

　　另一個(gè)重要的混頻器性能參數(shù)是大信號(hào)噪聲指數(shù)。和在放大器中一樣，混頻器的NF是輸入S/N與輸出S/N之比。當(dāng)采用高電平RF信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，所有混頻器的NF都將有所增加。在接收器應(yīng)用中，這種現(xiàn)象也被稱為“受阻塞條件下的噪聲指數(shù)”，這里，“阻塞”信號(hào)是一個(gè)相鄰?fù)ǖ乐械母叻刃盘?hào)。由于混頻器的輸出噪聲層與RF輸入幅度和LO通路噪聲的乘積 （ARF·NLO） 成比例，因而導(dǎo)致噪聲指數(shù)增加。

　　在許多場合中接收器需要在存在強(qiáng)大阻塞信號(hào)源的情況下檢測一個(gè)微弱的信號(hào)。如果阻塞信號(hào)使噪聲層充分地上升，那么所需要的弱信號(hào)就有可能淹沒在噪聲中。圖2顯示了LTC5540的噪聲指數(shù)相對(duì)于RF輸入功率的變化。噪聲指數(shù)在低輸入值時(shí)接近小信號(hào)值，但是當(dāng)RF信號(hào)功率上升時(shí)，ARF x NLO的貢獻(xiàn)就變得顯著了，而且噪聲指數(shù)增大了。在+5dBm 的高RF輸入值和0dBm的標(biāo)稱LO功率時(shí)，噪聲指數(shù)僅比小信號(hào)值提高6dB，達(dá)到16.2dB。該圖中也很明顯的是，大信號(hào)噪聲隨著LO功率值的提高而改進(jìn)，因此如果需要，甚至可以實(shí)現(xiàn)更高的性能。

　　圖2：LTC5540的噪聲指數(shù)隨RF阻塞信號(hào)值的變化

盡管噪聲指數(shù)升高的問題無法徹底消除，但是通過仔細(xì)的設(shè)計(jì)，性能可以得到改進(jìn)。LTC554x系列中的所有器件都具有卓越的大信號(hào)噪聲指數(shù)，如表2所示。