1.9GHz直接轉(zhuǎn)換正交解調(diào)器演示電路844D快速上手指南
1.9GHz直接轉(zhuǎn)換正交解調(diào)器演示電路844D快速上手指南
一、引言
在通信接收機(jī)設(shè)計(jì)中，直接轉(zhuǎn)換正交解調(diào)器起著至關(guān)重要的作用。今天我們要介紹的演示電路844D，采用了LT5515芯片，能將射頻信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為I和Q基帶信號(hào)，適用于多種通信接收機(jī)應(yīng)用。
文件下載：DC844D.pdf
二、LT5515芯片概述
（一）功能特點(diǎn)
LT5515是一款工作在1.5GHz至2.5GHz的直接轉(zhuǎn)換正交解調(diào)器，專為高線性度接收機(jī)應(yīng)用（包括功率放大器線性化）進(jìn)行了優(yōu)化。它集成了平衡I和Q混頻器、LO緩沖放大器以及高精度高頻正交發(fā)生器，能夠?qū)⑸漕l信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為帶寬高達(dá)260MHz的I和Q基帶信號(hào)。
（二）優(yōu)勢(shì)
在射頻接收機(jī)中，LT5515的高線性度提供了出色的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。這種直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)可以消除對(duì)中頻（IF）信號(hào)處理的需求，以及相應(yīng)的鏡像濾波和IF濾波要求，通道濾波可以直接在I和Q通道的輸出端進(jìn)行，輸出可以直接連接到通道選擇濾波器（LPF）或基帶放大器。
三、演示電路844D介紹
（一）頻率范圍
演示電路844D優(yōu)化的頻率范圍是1.7GHz至2.2GHz，尤其針對(duì)1900MHz PCS頻段。不過(guò)這個(gè)頻率范圍受PCB上射頻和LO變壓器帶寬的限制，如果超出這個(gè)范圍，就需要使用為目標(biāo)頻率設(shè)計(jì)的合適外部射頻和LO匹配變壓器，以保持最佳性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中，一定要注意頻率范圍的選擇，不然可能會(huì)影響電路性能，你在設(shè)計(jì)中有沒(méi)有遇到過(guò)因?yàn)轭l率范圍不合適而導(dǎo)致的問(wèn)題呢？
（二）電流消耗
如果需要降低功耗，可以通過(guò)增加直流返回電阻R1來(lái)減少LT5515的電源電流。但要注意，降低電源電流會(huì)降低線性度。這就需要我們?cè)诠暮途€性度之間進(jìn)行權(quán)衡，你在設(shè)計(jì)中是如何平衡這兩者關(guān)系的呢？
（三）輸出濾波
對(duì)I和Q輸出端的不需要的高頻混頻產(chǎn)物進(jìn)行適當(dāng)濾波，對(duì)于保持卓越的線性度非常重要。最方便的方法是將每個(gè)輸出端通過(guò)一個(gè)并聯(lián)電容接地，電容值應(yīng)根據(jù)工作頻率進(jìn)行優(yōu)化。不過(guò)，電容可能會(huì)降低基帶輸出帶寬。標(biāo)準(zhǔn)演示電路844D在BB輸出端設(shè)置了終端電容。
四、典型性能參數(shù)
| 參數(shù) | 條件 ((f{RF} = 1900MHz), (f{LO} =1901MHz)) | 值 |
|---|---|---|
| 電源電壓 | 4V至5.25V | |
| 電源電流 | (V_{CC} = 5V), (EN = High) | 125mA |
| 最大關(guān)斷電流 | (V_{CC} = 5V), (EN = Low) | 20μA |
| 頻率范圍 | 1.5GHz至2.5GHz | |
| LO輸入功率 | -10dBm至0dBm | |
| 轉(zhuǎn)換增益 | 電壓增益，負(fù)載阻抗 = 1kΩ, (P{RF} = -10dBm), (P{LO} = -5dBm) | -0.7dB |
| 噪聲系數(shù) | (P_{LO} = -5dBm) | 16.8dB |
| 輸入三階截點(diǎn) | 雙音，-10dBm/音, (Delta f = 200kHz), (P_{LO} = -5dBm) | 20dBm |
| 輸入二階截點(diǎn) | 雙音，-10dBm/音, (Delta f = 200kHz), (P_{LO} = -5dBm) | 51dBm |
| 輸入1dB壓縮點(diǎn) | (P_{LO} = -5dBm) | 9dBm |
| 基帶帶寬 | 260MHz | |
| I/Q增益失配 | (P{RF} = -5dBm), (P{LO} = -5dBm), 輸出頻率 = 1MHz | 0.3dB |
| I/Q相位失配 | (P{RF} = -5dBm), (P{LO} = -5dBm), 輸出頻率 = 1MHz | 1° |
| 輸出阻抗 | 差分 | 120Ω |
| LO到RF泄漏 | (P_{LO} = -5dBm) | -46dBm |
| RF到LO隔離 | (P_{RF} = -10dBm) | 46dB |
這些參數(shù)是我們?cè)u(píng)估電路性能的重要依據(jù)，大家在設(shè)計(jì)和測(cè)試過(guò)程中，要密切關(guān)注這些參數(shù)的變化。
五、快速啟動(dòng)步驟
（一）注意事項(xiàng)
在進(jìn)行演示電路844D的快速啟動(dòng)前，有一些注意事項(xiàng)需要我們牢記。在進(jìn)行雙音測(cè)量時(shí)，要使用具有低諧波輸出的高性能信號(hào)發(fā)生器，否則應(yīng)在信號(hào)發(fā)生器輸出端使用低通濾波器來(lái)抑制高階諧波。同時(shí)，要使用在所有端口提供50歐姆終端且具有良好端口間隔離的高質(zhì)量合路器，還建議在信號(hào)發(fā)生器輸出端使用衰減器，以進(jìn)一步提高源隔離度并減少反射回源的信號(hào)。
（二）具體步驟
- 按照?qǐng)D1連接所有測(cè)試設(shè)備。
- 將直流電源的電流限制設(shè)置為170mA，并將輸出電壓調(diào)整為5V。
- 將(V_{cc})連接到5V直流電源，然后將(EN)連接到5V，使解調(diào)器啟用（開(kāi)啟）。
- 設(shè)置信號(hào)發(fā)生器#1，向演示電路的LO輸入端口提供1901MHz、 - 5dBm的連續(xù)波（CW）信號(hào)。
- 設(shè)置信號(hào)發(fā)生器#2和#3，向演示電路的RF輸入端口提供兩個(gè) - 10dBm的CW信號(hào)，一個(gè)頻率為1899.9MHz，另一個(gè)為1900.1MHz。
- 將頻譜分析儀的起始頻率設(shè)置為100kHz，停止頻率設(shè)置為1400kHz，進(jìn)行輸入二階和三階失真測(cè)量。要使用足夠的頻譜分析儀輸入衰減，以避免儀器飽和。
- 通過(guò)公式 (IIP2 = P1 - P2 + Pin) ， (IIP3 =(P1 - P3) / 2+Pin) 計(jì)算輸入二階截點(diǎn)和輸入三階截點(diǎn)。其中(P1)是900kHz或1100kHz處兩個(gè)基本輸出音的最低功率電平，(P2)是200kHz處的二階產(chǎn)物，(P3)是700kHz或1300kHz處的最大三階產(chǎn)物，(Pin)是輸入功率（這里為 - 10dBm），所有單位均為dBm。
- 還可以測(cè)量電壓轉(zhuǎn)換增益，但要注意，由于此設(shè)置中每個(gè)輸出引腳的負(fù)載阻抗為50Ω，增益會(huì)因合路器損耗加上6.85dB而降低。如需更詳細(xì)的解釋，請(qǐng)參考LT5515數(shù)據(jù)手冊(cè)。
六、總結(jié)
演示電路844D結(jié)合LT5515芯片，為1.9GHz直接轉(zhuǎn)換正交解調(diào)提供了一個(gè)高效的解決方案。通過(guò)了解其特點(diǎn)、性能參數(shù)和快速啟動(dòng)步驟，我們可以更好地進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和測(cè)試。希望這篇文章能對(duì)大家在相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作有所幫助，你在使用這個(gè)電路的過(guò)程中還有哪些疑問(wèn)或者經(jīng)驗(yàn)可以分享呢？
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