为无线基站选择高线性度混频器

  作者:Stephanie Overhoff Maxim公司现场应用工程师 时间:2010-04-19来源:电子产品世界

  可以采用两种配置实现有源混频器:基于平衡(吉尔伯特单元)架构设计的集成混频器,或结合IF放大级的无源混频器,提供增益而非损耗。由于集成混频器具有放大能力,不需要额外的IF放大级补偿插入损耗。

  变换增益(或损耗)用对数表示,单位为dB,如式2所示,是频率的函数,定义在混频器的整个工作频率范围内。为了保证最佳接收性能,变换增益/损耗的变化应该在规定频率范围内尽可能小。

  由于无线基站通常工作在温度波动的环境下,应该给出整个工作温度范围内变换增益/损耗的规格,而且要求变化量尽可能小。由于正常工作条件下,较小的温度变化范围对设计裕量的要求也较小,而设计裕量对于系统规划非常有用,因此,温度范围在设计中是非常重要的因素。

  混频器在大信号下的特性利用一个称为“1dB压缩点”(该指标也称为压缩点(IP1dB))的混频器参数以及2阶、3阶交调截点(IP2和IP3)表示。根据下式所示线性表达式,IP1dB压缩点用于预测混频器增益降低1dB时对应的输入功率:

  当两个频率几乎相同的大信号作用到混频器的输入时,混频器应该也能够转换微弱信号。该性能通常用3阶交调截点(IP3)表示,该参数与噪声系数一起表示混频器的动态范围。IP3较大说明混频器的线性度较高。混频器数据手册还应提供混频器的输入、输出交调截点,利用式(4),可以根据IIP3(输入交调截点)计算OIP3(输出交调截点),反之亦然:

  式中,OIP3是混频器的输出交调截点,IIP3是输入交调截点,G为变换损耗或增益。由此,对于无源混频器,混频器的变换损耗降低了OIP3。为了达到接收机要求的总体噪声系数,应该在RF或IF增益级对插入损耗进行补偿(噪声系数是在设计接收机时必须考虑的另一参数)。

  无源混频器与有源混频器

  无源混频器的主要优势在于它们也可以用作上变频器。换句话说,其输入信号可以转换到更高频率。上变频器通常用于发射链路,它将IF信号变换到最终的发射频率。因为无源混频器既可用于发射链路,亦可用于接收链路,只需订购一款器件或保留一款器件的库存。

  “直接下变频接收机”将输入信号直接下变频至基带,无需IF信号。对于这种接收机,混频器的数据手册应该规定另一重要参数,即端口间隔离度。该参数用于衡量LO信号和混频器输入信号之间的隔离度。如果端口间隔离度不足,LO将与其自身信号混频,从而在混频器输出产生一个直流失调,进而降低接收机性能。

  由于混频器对频率进行变换,它将产生新的频率分量(称为混频器杂散分量)。应该对杂散分量进行全面分析,特别是(2RF-2LO)、(3RF-3LO)和更高阶频谱分量,它们与IF频率相吻合,直接影响接收机性能。这种现象通常在混频器数据手册中用2×2和3×3指标表示。

  除这些参数外,还必须考虑集成度。将混频器内核与LO放大器、非平衡变压器和LO开关集成在一起对于一些应用非常有益。

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关键词: Maxim 混频器 基站 通信 MAX2029 201004

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