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(jī)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(qiáng)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。

3．1 RF輸入端的設(shè)計 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(kuò)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 LO輸入端由1個集成變壓器和1個高速限幅差分放大器組成，其中。放大器驅(qū)動混頻器．得到最高的線性和最低的噪聲．1只內(nèi)部耦合電容器和變壓器的初級串聯(lián)。無需連接外部耦合電容器。盡管內(nèi)部放大器將最大有效頻率限制在3．5 GHz。但在1．2 GHz～5 GHz范圍內(nèi)，LO輸入由內(nèi)部匹配。當(dāng)然輸入匹配可以變換，在低頻(750 MHz)處，給引腳15并聯(lián)1只電容器(C4)，850MHz～1．2 GHz匹配中，C4=2．7 pF。 750MHz以下的LO輸入匹配要求串聯(lián)電感L4/并聯(lián)電容C4，在650 MHz～830 MHz，其匹配網(wǎng)絡(luò)的L4=3．9 nH，C4=5．6 pF；在540 MHz～640MHz，其匹配網(wǎng)絡(luò)的L4=6．8 nH，C4=10 pF。評估板不包含L4的焊盤．因此可切斷近處的引腳15以便插入L4。L4是低功耗多層片式電感器。 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 IF輸出端(IF+和IF-)和晶體管混頻開關(guān)的集電極連接，如圖5。IF+和IF-分別有電壓偏置，主要通過變壓器中心抽頭或匹配電感取得。每個IF端從總電流(52 mA)中分出26 mA的電流。為了得到最佳單端工作性能，這些差分輸出需通過1個IF變壓器或1個離散的IF不平衡變壓器與外部電路結(jié)合。圖3所示的電路包含1個用于阻抗變換和差分單端轉(zhuǎn)換的IF變壓器。圖4所示的電路由1個離散的IF不平衡變壓器實現(xiàn)同樣的功能。低頻時IF輸出阻抗可等效415 Ω并聯(lián)2．5 pF的電容器。頻率與IF差分輸出阻抗的關(guān)系如表3所示。這些數(shù)據(jù)參考封裝引腳(沒有外部元件)，包含了IC和封裝寄生效應(yīng)的影響。對于IF頻率為幾千赫茲的低頻或600MHz的高頻?？善ヅ漭敵鯥F。 差分單端IF匹配的方法有以下三種： (1)直接8：1 IF變壓器匹配 IF頻率低于100 MHz時，最簡單的匹配設(shè)計是將1個8：1變壓器連接到IF端，變壓器將進(jìn)行阻抗變換并提供單端50 Ω輸出。在圖3所示電路中．這種匹配通過短接L1、L2、用8：l變壓器(不設(shè)置C3)代替4：1變頻器即可實現(xiàn)。 (2)低通濾波器+4：1 IF變壓器匹配 實現(xiàn)最低的LO-IF泄漏和較寬的IF帶寬很簡單．如圖5所示為由3個元件構(gòu)成低通濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。匹配元件C3、L1和L2結(jié)合內(nèi)部2．5 pF電容器形成1個400 Ω～200 Ω低通濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，該匹配網(wǎng)絡(luò)諧振于所期望的IF頻率。這里4：1變壓器將200 Ω差分輸出變換成50 Ω的單端輸出。 該匹配網(wǎng)絡(luò)對40 MHz以上(包括40 MHz)的IF最為合適。對于40 MHz以下的IF頻率。若串聯(lián)電感器（L1、L2)的電感值取得過高，用這樣的電感和寄生效應(yīng)將影響穩(wěn)定性，因此，8：1變壓器適合于低IF頻率。適用于IF頻率的低通濾波的匹配元件值如表4所示。高Q值線繞片式電感器（L1、L2)大大改善了混頻器的轉(zhuǎn)換增益，但對線性度還是有點影響。 (3)離散IF不平衡變壓器匹配 在許多應(yīng)用中，可以用離散IF不平衡變壓器代替IF變壓器，如圖4所示。L1、L2、C6和C7的值可用式(1)、式(2)計算，在IF頻率期望值上得到180 關(guān)鍵詞： 3G LT5527 RF混頻器 RF專題 單片機(jī) 嵌入式系統(tǒng) 通訊 網(wǎng)絡(luò) 無線 評論 我來說兩句…… 驗證碼： 相關(guān)推薦 RISC-V 開源芯片新紀(jì)元：毛德操新書發(fā)布，共筑中國芯未來 嵌入式系統(tǒng) RISC-V 新書發(fā)布會 開源 嵌入式系統(tǒng) | 2024-06-18 《ATmega8原理及應(yīng)用手冊》 資源下載 ATMEL 原理與應(yīng)用 單片機(jī) ATmega系列 | 2007-12-04 安捷倫(Agilent)科技公司的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試儀 hpnet | 2002-05-17 IGBT無損吸收網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計方案 無損 吸收 網(wǎng)絡(luò) | 2009-07-06 CHIPCON低功耗無線通訊IC介紹 視頻 利爾達(dá) RF cc25 cc10 通訊 CHIPCON | 2009-10-19 MSP430x2xx4xx系列 視頻 TI 單片機(jī) MSP430F47 MSP430F2 MSP430 MSP430F4 | 2009-10-19 高保真無線立體聲音箱電路圖引腳功能圖 設(shè)計方案 高保真 無線 立體聲 音箱 電路圖 引腳 功能 | 2009-07-06 利用PIC12C508單片機(jī)來實現(xiàn)加密狗技術(shù)[轉(zhuǎn)帖] hpnet | 2002-05-19 我國西部首個，重慶算力互聯(lián)互通平臺在兩江新區(qū)上線 智能計算 云計算 網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器 | 2024-07-11 長虹R2118A型彩電開關(guān)電源(LA單片機(jī))電路 設(shè)計方案 長虹 R2118A 彩電 開關(guān)電源 單片機(jī) 電路 | 2009-07-06 網(wǎng)絡(luò)爬蟲開發(fā)常用框架Scrapy 網(wǎng)絡(luò)與存儲 網(wǎng)絡(luò)爬蟲 通信 網(wǎng)絡(luò) | 2024-06-26 嵌入式系統(tǒng)的創(chuàng)新：RTOS與MCU的協(xié)同運(yùn)作 嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng) RTOS MCU Green Hills 意法半導(dǎo)體 | 2024-07-10 超低功率高性能新一代產(chǎn)品MSP430F5xx 視頻 TI 單片機(jī) mps430 | 2009-10-16 以太網(wǎng)硬件電路設(shè)計 網(wǎng)絡(luò)與存儲 有線通信 網(wǎng)絡(luò) | 2024-06-17 [轉(zhuǎn)帖]IBM可編程網(wǎng)絡(luò)處理器 amine | 2002-05-17 創(chuàng)維數(shù)碼5000系列彩電開關(guān)電源（AN單片機(jī)）電路 設(shè)計方案 創(chuàng)維 數(shù)碼 系列 彩電 開關(guān)電源 單片機(jī) 電路 | 2009-07-06 單片機(jī)語言C51應(yīng)用實戰(zhàn)集錦 資源下載 單片機(jī) C51 | 2007-11-21 16位語言函數(shù)工具庫 資源下載 MicroChip 語言函數(shù) 單片機(jī) PIC | 2007-11-23 FPGA比單片機(jī)厲害嗎？ 嵌入式系統(tǒng) FPGA 單片機(jī) | 2024-06-13 MSP430單片機(jī)TIMER_A在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用 jackwang | 2002-05-14 Linux系統(tǒng)中的調(diào)度器策略 嵌入式系統(tǒng) Linux 嵌入式系統(tǒng) | 2024-06-26 傾情奉獻(xiàn)：MSP430匯編指令集(中文)，詳解帶實例! 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