有源混頻器差分至單端IF匹配
引言
高線性度有源混頻器最近的性能改進(jìn)使無線及電纜基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員對(duì)其吸引力在日益提高。與傳統(tǒng)無源混頻器相比,經(jīng)過良好設(shè)計(jì)的高線性度有源混頻器擁有以下幾種優(yōu)勢(shì)：
* 低本振（LO）泄漏電平
* 低本振驅(qū)動(dòng)電平
* 更高輸出信號(hào)電平
* 更小解決方案尺寸
低LO泄漏是由于平衡電路拓?fù)涞氖褂?以及近乎完美及 IC布局的可重復(fù)對(duì)稱性。
在UHF及微波頻段,低噪聲放大器（LNA）、濾波器及壓控振蕩器（VCO）均一般為單端。鑒于此,早期的高線性度有源混頻器要求為RF及LO端口使用外部變壓器,從而增加了整個(gè)解決方案的尺寸�，F(xiàn)在,單端50Ω RF輸入可以集成RF變壓器來實(shí)現(xiàn),而單端LO輸入則能以集成放大器來使能,此類放大器可精確地將單端輸入轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動(dòng)雙平衡混頻器開關(guān)內(nèi)核的差分輸入。
在典型的IF輸出頻段,SAW濾波器、放大器及ADC均可采用差分接口,故無需使用IF變壓器。但很多系統(tǒng)仍要求采用單端IF輸出。由于成本、物理尺寸及制造可變性等因素,利用這些應(yīng)用中的變壓器來執(zhí)行差分至單端轉(zhuǎn)換并不理想。且由于在芯片上實(shí)現(xiàn)VHF變壓器所需的面積很大,故對(duì)這些應(yīng)用中所使用的IF輸出變壓器進(jìn)行集成并不實(shí)際。而執(zhí)行差分至單端轉(zhuǎn)換的內(nèi)部IF放大器則可以在某些低功率有源混頻器來實(shí)現(xiàn),但在高線性度應(yīng)用中的表現(xiàn)并不佳,除非在IF放大前能對(duì)混頻器輸出進(jìn)行濾波。
變壓器IF匹配
如圖1所示的LT5522為一款帶集成變壓器RF輸入的高信號(hào)電平下變頻混頻器。其射頻端口從1.2GHz至2.3GHz于內(nèi)部匹配。只需在RF輸入上使用一個(gè)分流器件即可在低至600MHz或高至2.7GHz的頻率上工作。LO輸入經(jīng)過內(nèi)部匹配,以用于從400MHz至2.7GHz的單端50Ω工作。差分IF輸出阻抗在內(nèi)部被設(shè)置為400Ω電阻與1pF電容并聯(lián)的阻抗網(wǎng)絡(luò)。圖1為一種由L1、L2及C4組成的簡(jiǎn)單、三組件、低通IF匹配網(wǎng)絡(luò),可將內(nèi)部400Ω差分輸出阻抗轉(zhuǎn)換成240MHz IF頻率上的200Ω差分。而變壓器T1則將200歐姆差分IF輸出轉(zhuǎn)換成50Ω單端輸出。
圖1 LT5522下變頻混頻器應(yīng)用原理圖__IF變壓器匹配
每一集電極開路IF輸出從T1中心抽頭上拽取15mA的DC偏置電流。
圖1所示的低通匹配組件是基于圖2所示的阻抗變壓器。假設(shè)使用4:1變壓器,則IF輸出匹配的帶寬很寬,這要?dú)w功于阻抗變壓器的低Q值（Q=1）。
圖2 低通阻抗變壓器
分立器件式拜侖中頻匹配
低通IF匹配與變壓器可用如圖3所示的分立器件式拜侖來代替。L與C值被計(jì)算成可在IF頻率上實(shí)現(xiàn)180°的相移,并轉(zhuǎn)換阻抗。整個(gè)應(yīng)用原理如圖4所示,其中240MHz 拜侖由L1、L2、C4及C6構(gòu)成。L3取消了內(nèi)部1pF電容并給IF+ 引腳提供偏壓,C7則為一個(gè)隔直電容。
與變壓器相比,此分立器件式拜侖的帶寬較窄。如果不要求50歐姆端接電阻的話,則可通過提高負(fù)載電阻來增加帶寬。
圖3 分立器件式拜侖
圖4 帶分立器件式拜侖的LT5522下變頻混頻器
