910A演示電路：LT5557高信號電平下變頻混頻器快速上手

在電子設(shè)計領(lǐng)域，混頻器是實現(xiàn)信號頻率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件。今天，我們來深入了解一下Demonstration Circuit 910A以及它所適配的LT5557高信號電平下變頻混頻器。

文件下載：DC910A.pdf

電路概述

Demonstration circuit 910A專為評估LT5557有源下變頻混頻器而優(yōu)化，采用離散IF輸出巴倫，適用于低成本應(yīng)用。其RF輸入端口在1.6 - 2.3GHz、LO輸入端口在1 - 5GHz內(nèi)均內(nèi)部匹配至50Ω，IF輸出通過離散巴倫在240MHz匹配至50Ω。與基于變壓器的匹配技術(shù)相比，離散巴倫方法能帶來更窄的IF輸出帶寬、更高的轉(zhuǎn)換增益，但IIP3和噪聲系數(shù)會稍有下降。

LT5557混頻器特性

高集成度與低成本

LT5557是一款針對高線性度、寬動態(tài)范圍下變頻應(yīng)用優(yōu)化的有源混頻器。IC內(nèi)部集成了高速差分LO緩沖放大器來驅(qū)動雙平衡混頻器，RF和LO輸入的寬帶集成變壓器提供單端50Ω接口。差分IF輸出方便與差分IF濾波器和放大器連接，也可輕松匹配以驅(qū)動單端50Ω負載，無需或只需一個外部變壓器。這種高度集成的設(shè)計有效降低了整體解決方案成本、減少了電路板空間并降低了系統(tǒng)級變化。

性能參數(shù)

在典型測試條件下（ (V{C C}=3.3 ~V) ，EN = High， (T{A}=25^{circ} C) ， (f{R F}=1950 MHz) ， (P{R F}=-6 d B m) ， (f{L O}=1710MHz) ， (P{L O}=-3 d B m) ，IF輸出在240MHz測量），該電路展現(xiàn)出了一系列優(yōu)秀的性能參數(shù)：

• 供電參數(shù)：供電電壓范圍為2.9 - 3.9V，使能（EN = High）時總供電電流為81.6mA，關(guān)閉（EN = Low）時最大關(guān)機電流為100μA。
• 頻率范圍：RF輸入頻率范圍在回波損耗大于12dB時為1600 - 2300MHz，LO輸入頻率范圍在回波損耗大于10dB時為1000 - 4200MHz，IF輸出頻率范圍在回波損耗大于10dB時為220 - 260MHz。
• 增益與線性度：轉(zhuǎn)換增益為2.9dB，輸入三階截點（2個RF信號，-6dBm/信號，? f = 1MHz）為24.7dBm，輸入1dB壓縮點為8.8dBm。
• 噪聲與隔離：單邊帶噪聲系數(shù)為11.7dB，LO到RF泄漏小于 -45dBm，LO到IF泄漏小于 -42dBm，RF到LO隔離大于42dB，RF到IF隔離大于41dB。
• 雜散抑制：2RF - 2LO輸出雜散產(chǎn)物（ (f{RF}=f{LO} ± f{IF} /2) ）在 (F{RF}=1830MHz) ， (P{RF}=-6dBm) ， (f{IF}=240MHz) 時為 -53dBc；3RF - 3LO輸出雜散產(chǎn)物（ (f{RF}=f{LO} ± f{IF} /3) ）在 (F{RF}=1790MHz) ， (P{RF}=-6dBm) ， (f{IF}=240MHz) 時為 -70dBc。

絕對最大輸入額定值

在使用LT5557時，需要注意其絕對最大輸入額定值，如供電電壓（ (V{CC1}) ，IF + ，IF - ）最大為4V，CC2使能電壓范圍為 –0.3V到 (V{CC} + 0.3V) ，LO輸入功率最大為 +10dBm等。同時，該器件對靜電放電（ESD）敏感，在操作時需采取適當?shù)腅SD防護措施。

頻率范圍與匹配

Demonstration circuit 910A可將1.6 - 2.3GHz的RF信號下變頻至240MHz的IF頻率，支持低邊或高邊LO注入。LT5557的RF輸入在1.6 - 2.3GHz內(nèi)內(nèi)部匹配至50Ω，回波損耗優(yōu)于12dB；LO輸入端口在1 - 5GHz內(nèi)內(nèi)部匹配至50Ω，回波損耗優(yōu)于10dB。通過簡單的外部匹配，可輕松擴展兩個端口的頻率范圍。此外，該電路采用低成本離散巴倫實現(xiàn)240MHz的窄帶IF輸出匹配，對于其他IF頻率的組件值可根據(jù)數(shù)據(jù)手冊應(yīng)用信息部分的公式計算。

測試設(shè)備與設(shè)置

設(shè)備選擇

• 信號發(fā)生器：進行雙音測量時，應(yīng)使用低諧波輸出的高性能信號發(fā)生器。若信號發(fā)生器輸出有高階諧波，需使用低通濾波器進行抑制。
• 合路器：應(yīng)使用能在所有端口提供寬帶50Ω終端且端口間隔離良好的高質(zhì)量合路器。
• 衰減器：建議在信號發(fā)生器輸出端使用衰減器，以進一步提高源隔離度，防止信號源相互調(diào)制產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。
• 頻譜分析儀：頻譜分析儀輸入過載時會產(chǎn)生顯著的內(nèi)部失真產(chǎn)物，一般其最佳工作輸入范圍約為 –30dBm到 -40dBm，需使用足夠的輸入衰減以避免儀器飽和。

系統(tǒng)評估

在對被測設(shè)備進行測量前，需評估系統(tǒng)性能，確保獲得干凈的輸入信號，并將頻譜分析儀的內(nèi)部失真降至最低。

快速啟動步驟

連接設(shè)備

按照圖1正確連接所有測試設(shè)備。

供電與驗證

施加3.3V直流電源，并驗證電流消耗約為81.6mA。

信號輸入

施加RF和LO輸入信號進行交流測量。將LO信號發(fā)生器設(shè)置為提供1710MHz、 -3dBm的連續(xù)波（CW）信號至演示板的LO IN端口；將RF信號發(fā)生器設(shè)置為提供兩個 -6dBm的CW信號至演示板的RF IN端口，頻率分別為1950MHz和1951MHz。

頻譜分析設(shè)置

將頻譜分析儀的頻率范圍設(shè)置為捕獲240MHz的IF輸出，并使用足夠的輸入衰減以避免儀器飽和。

性能測量

• 轉(zhuǎn)換增益和輸入三階截點：通過公式 (G C=P 1 - Pin) 和 (IIP3 =(P 1 - P 3) / 2 + Pin) 進行測量，其中P1是240MHz或241MHz處兩個基波輸出信號的最低功率電平，P3是239MHz或242MHz處最大的三階產(chǎn)物，Pin為輸入功率（此處為 -6dBm）。
• 2RF - 2LO和3RF - 3LO輸出雜散產(chǎn)物：分別按照相應(yīng)的頻率設(shè)置信號發(fā)生器，測量輸出信號與雜散信號的dBc差值。
• 其他參數(shù)：測量RF到LO隔離、LO泄漏和輸入1dB壓縮點。單邊帶噪聲系數(shù)可使用噪聲系數(shù)儀測量，測量時需使用高質(zhì)量信號發(fā)生器和帶通濾波器。

在實際設(shè)計中，你是否遇到過類似混頻器的性能優(yōu)化問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。