一种用于有线接收机的宽带高线性度的下变频混频器
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ADL5801 目录
特性 .................................................................................................. 1 应用 .................................................................................................. 1 功能框图 ......................................................................................... 1 概述 .................................................................................................. 1 修订历史 ......................................................................................... 2 技术规格 ......................................................................................... 3 绝对最大额定值 ............................................................................ 6 ESD警告 ..................................................................................... 6 引脚配置和功能描述 ................................................................... 7 典型工作特性 ................................................................................ 8 采用宽带巴伦的下变频器模式 ............................................ 8 采用Mini-Circuits® TC1-1-43M+ 输入巴伦的下变频器模式 ................................................... 12 采用Johanson 3.5 GHz输入巴伦的下变频器模式 ......... 14 采用Johanson 5.7 GHz输入巴伦的下变频器模式 ......... 16 900 MHz输出匹配下的上变频器模式 .............................. 18 2.1 GHz输出匹配下的上变频器模式 ................................ 20 杂散性能 .................................................................................. 23 电路描述 ....................................................................................... 27 LO放大器和分路器 ............................................................... 27 RF电压电流(V-I)转换器....................................................... 27 混频器内核 ............................................................................. 27 混频器输出负载..................................................................... 27 RF检波器 ................................................................................. 28 偏置电路 .................................................................................. 28 应用信息 ....................................................................................... 31 基本连接 .................................................................................. 31 RF和LO端口 ........................................................................... 31 IF端口 ....................................................................................... 32 下变频至低频 ......................................................................... 33 宽带操作 .................................................................................. 34 RF和LO输入的单端驱动...................................................... 36 评估板 ........................................................................................... 38 外形尺寸 ....................................................................................... 40 订购指南 .................................................................................. 40
BTS接收机对半中频杂散指标的要求
BTS接收机对半中频杂散指标的要求本文介绍如何满足高性能基站(BTS)接收机对半中频杂散指标的要求。
为达到这一目标,工程师必须理解混频器的IP2与二阶响应之间的关系,然后选择满足系统级联要求的RF混频器。
混频器数据手册以二阶交调点(IP2)或2x2杂散抑制指标的形式表示二阶响应性能。
本文通过介绍这两个参数之间的关系,说明接收机设计以及如何确定总体半中频杂散指标。
以MAX19997A的IP2与2x2关系为例,这是一款用于E-UTRA LTE接收机的有源混频器。
混频器谐波在超外差接收机电路中,混频器将高频RF信号转换到较低中频(IF),该过程称为下变频。
混频器中,如果输出频率为射频输入频率减去本振(LO)输入频率,称为低边注入(LO频率低于RF频率);如果输出频率为LO频率减去RF频率,则称为高边注入。
下变频过程可由下式表示:fIF= fRF - fLO= - fRF+ fLO式中,fIF为混频器输出端口的中频;fRF为加至混频器RF端口的RF信号;fLO为加至混频器LO端口的LO信号。
理想情况下,混频器的输出信号幅值和相位与其输入信号的幅值和相位成比例,与LO信号无关。
在这一假设前提下,混频器幅值响应与RF输入信号成线性关系,也与LO信号幅值无关。
然而,由于混频器的非线性特性,将产生所不希望的混频产物,称为杂散响应。
杂散响应是由混频器RF端口输入的干扰或噪声信号引起的,在IF频率产生响应。
到达RF输入端口的干扰信号可能没有在所规定的RF带宽内,但也会造成麻烦。
这类信号通常具有足够高的功率,混频之前的RF滤波器不能对其实施足够衰减,使其引起额外的杂散响应,直接影响到所要求的IF信号,混频原理可表示为:fIF= m fRF -n fLO= - m fRF + n fLO注意,m和n为RF和LO频率的整数次谐波,通过混频产生格中杂散产物组合。
通常情。
混频器设计
混频器设计4.1引言无线传感网(WSN,Wireless Sebnsor Networks)就是由部署在监测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络,它是一种全新的信息获取平台,能够实现监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息。
由于无线传感网的广泛发展,应用于无线传传感的技术也得到广泛的发展,下混频器是无线传感网中的关键模块,它的性能与各种通信系统的通信质量密切相关。
混频器电路按非线性器件性质的不同,分为无源混频器电路和有源混频器电路。
无源混频器电路结构相对来说比较简单,设计周期也不用太长,有较高的性价比,其中最主要的优点是无源结构混频器不需要电源电压,并且当理想情况下时,并没有静态功耗存在,而且具有好线性度性能。
但是无源混频器也存在很多不足之处,无源混频器电路有插入损耗存在,一般可采用后置有源电路提供足够的增益。
有源混频器需要外接电源来提供一定增益,虽然需要消耗一定的功率,但可以使整个系统的增益在集成电路中得到提高。
有源混频器的转换增益和端口的隔离度都比无源混频器要大的,但是它的噪声系数比较小,而且有源混频器所消耗功率较大,线性度也比无源混频器差。
按照组成混频器的不同电路结构[27],可以分为平衡混频器、单端混频器。
单端混频器电路结构简单,但性能较差。
平衡混频器又可分为单平衡混频器和双平衡混频器两种,它们具有噪声小、灵敏度高、抗干扰能力强及频带宽等优点。
就单平衡结构和双平衡结构而言,双平衡混频器结构具有更好的性能,平衡结构有更好的端口隔离度,本振电压和输入信号电压不会通到中频输出端,也即本振端口和输入是隔离的。
单管跨导型混频电路、单平衡型混频电路和吉尔伯特双平衡型混频电路等是有源混频器比较常见的电路形式。
二极管双平衡型混频电路和无源场效应管混频电路等是无源混频器比较常见的电路形式。
本文设计的下混频器由于采用一级变频,直接从2.4Gz下变频到40M,所以性能肯定是受到影响的,相比于多级变频器,各项指标一般,但是大大降低了成本。
一种高频高性能宽带混频器芯片的设计
态的二极管完成混频,当器件的对称性良好时,不但
能抑制载漏与交调,还能获得良好的端口间隔离度。
1.2 新型螺旋式 Marchand 巴伦
巴伦是实现宽带混频器的关键,常用的无源巴
伦结构有变压器巴伦、平行线巴伦以及 Marchand 巴 伦 [7,8]。为了减小耦合线所占的面积,本文采用螺旋
式 Marchand 巴伦,该巴伦不但拥有较宽的工作带宽, 其插入损耗也较小 。 [9,10]
线性变换,典型的非线性器件为肖特基势垒二极管,
本文采用 GaAs pHEMT 工艺的肖特基二极管作为混频
单元。肖特基二极管的特性主要由栅指和栅宽来决定,
栅指越多、栅宽越大,二极管的内阻越小,功率密度
越大,混频器的插损越小,但会产生较大的寄生电容。
在毫米波频段,为了减少寄生效应,混频器中二极管
常常选择较小的栅指和栅宽。对于本文设计的毫米波
2023 年 4 月 25 日第 40 卷第 8 期
DOI:10.19399/j.cnki.tpt.2023.08.019
Telecom Power Technology
Apr. 25, 2023, Vol.40 No.8
设计应用技术
一种高频高性能宽带混频器芯片的设计
王 朋,郝志娟 (中国电子科技集团公司 第十三研究所,河北 石家庄 050051)
Keywords: Schottky diode; double balanced mixer; balun structure; isolation
0 引 言
混频器利用肖特基二极管的非线性特性实现对 信号的频率变换,在微波收发系统中实现频谱搬移, 是无线通信系统中最关键的元器件之一。在接收机中, 混频器将接收到的射频信号变频为较低频率的中频信 号,便于采样处理。在发射机中,利用混频器将中频 信号上变频为射频信号,由天线发射出去 。 [1-4]
一种高线性的UWB接收机下变频混频器设计
图 1 示 给 出 了高 线 性 的 下 变 频 混 频 器 电路 结 构 ,该 电 所
低噪声放 大器(N ) L A之后 , 接处理 L A放大后 的射 频信号 。 直 N 其 中, 下变 频混频器 主要是将 天线接收 到的射频( F信号经过 R) 混频转换到中频f )方便后 级电路进 行处理。 I, F
频器需要功耗很大的 L O信号才能获得较大的转换增益 。相比上 述两种结构 , i e 双平衡混频器性能较好 ,因而此类混频器的 Gl r bt
设计 研 究最 多 、 用前 景也 最广 泛 。 应
发展。U WB的技术特点 是带 宽高 、 传输 速率快 、 发送功率 低 、
功耗小 、 功率谱密度低 、 抗干扰性强 等。尤 其是在短距离无线 传输 上f 1 内) 0米 与其 他技术相 比拥有着 巨大 的优 势 , WB特 U
别适 应 个 人 局 域 网( A ) 用 环 境 。 目前 , 内 对 于 U WP N 的应 国 WB 收发 芯 片 仍 处 于 研 究 阶 段 。 混 频 器 作 为 M — F M 接 收 机 中 的 重 要 模 块 电路 ,位 于 B OD
2混 频 器 电路 设 计 理 论 分 析
一
1d m, 3 B 工作 电流 为 46 A .m 。
关 键 词 : M S 混 频器 ; 性度 ; 换增 益 ; C O ; 线 转 超宽带
中 圈分 类 号 :N 7 T 73
文 献 标 识 码 : A
文 章 编 号 :0 30 0(O01-0 6 3 10 - 172 1】 03 - 2 0
1引 言
近年来 , 随着对移动信息 通信系统大容量 、 高可靠性和 高
品质 化 需 求 的增 加 , 宽带 无线 ( WB接 人 技 术 得 到 了快 速 的 超 U )
一种通用中频数字化接收机的实现
一种通用中频数字化接收机的实现何勤;束永江【摘要】为满足雷达中频数字化接收机通用性设计要求,给出基于可编程的四通道教字下变频器ISL5416结合高速A/D器件AD6645实现通用中频数字接收机的设计方案.利用AD6645实现直接中频采样,在ISL5416中完成频谱搬移,数字滤波和抽取,实现数字下变频到基带;用FPGA实时控制,给ISL5416配置参数和系统时序控制.详细讨论了数字滤波器的设计和仿真.测试结果显示,系统动态范围大,镜像抑制比高,这是模拟中频接收机不具有的.整个系统集成度高,可靠性好,使用灵活,已在多个雷达产品中运用.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2009(032)011【总页数】4页(P94-97)【关键词】中频数字接收机;直接中频采样;数字下变频;数字滤波器【作者】何勤;束永江【作者单位】中国电子科技集团公司,第三十八研究所,安徽,合肥,230031;中国电子科技集团公司,第三十八研究所,安徽,合肥,230031【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言数字化接收机是软件无线电的重要内容,软件无线电的主要思想是将数字化推向前端,即将模数/数模转换器(ADC/DAC)尽量设在射频端,它是理想的软件无线电实现方法,也是数字化接收机的发展方向。
早期的数字化接收机受模数转换器件(ADC)水平的制约,采用正交双通道零中频方案,即通过变频将射频变换到零中频(基带),正交解调得到模拟的正交信号,再进行数字化。
由于该方案的主体变换都在模拟部分实现,数字化工作较少,不是真正意义上的数字化接收机。
实现起来设备量较大,而且该方案中的正交混频器是模拟器件,得到的正交I,Q信号很难保证幅相正交精度。
目前理论和实现上较成熟的数字化接收机方案是中频数字化接收机,即将射频信号经低噪声放大,经一次或二次下变频后,在中频(或高中频)直接采样,在数字下变频到基带得到正交的I,Q信号。
目前,中频数字化接收机已在通讯、雷达上普遍使用。
混频器基础介绍
U3频段的AB34(1)杂散在366.75MHZ频段与RF同频,这是 否还算作杂散? 为避免与邻道,互调等指标重合,杂散一般规定为100KHZ 以外的干扰信号,而FCC,CE标准更有杂散点与RF频点频距 的规定,一般不小于10MHZ,相关资料请后续自行查阅。
概述---------------------------------------------------------------------3
噪声系数NF
隔离度ISOLATION 谐波抑制IPmn 端口驻波比VSWR 最大输入功率
接收灵敏度
互调,杂散,灵敏度 杂散抗扰性 互调 大功率接收可靠性
乘法器件类型,LO驱动幅度
乘法器件拓扑结构,对称性,链路滤波 乘法器件类型,拓扑结构 乘法器件输入阻抗平坦度,端口匹配 乘法器件线性度,器件大功率承受度
混频器特性浅析及选型
概述---------------------------------------------------------------------3
索引
混频器分类------------------------------------------------------------7
混频器IIP3 21.5 20 18.5 对应系统互调 指标 75 74 73
每提高1.5dBIIP3,则提升1dB互调!
17
15.5 14
72
71 70
混频器选型的案例
6.实测指标:(此指标为从混频器灌入信号到2中频解调出信号的整机指标,具体测试请参 见之前评估邮件)
混频器型号 测试频点 CE互调(dB) 806MHZ 825MHZ SYM-25DHW 896MHZ 902MHZ 806MHZ 825MHZ ADE-12 896MHZ 902MHZ 75 75 74.5 74.5 72.5 72 72 72
混频器原理
VT + uc + uL -
ic
C L
E B uL (t ) uI g R L U ( t ) cos I t U I ( t ) cos I t U L1 Ucc 则集电极电流为 如果 2
UB(t)
EB EC
U (t ) 1 其中g (t 为时变跨导,受 u L ( t ) U L cos L t 的控制,而输入信为: A ) g R U (t ) 2 u c U c cos t cos c t
仿真
max
谐振阻抗为 R L ,则输出电压
uI (t ) 4 π g d R L U c ( t ) cos( L c ) t 4
而环形混频器的输出是平衡混频器输出的2倍。且减少了输出 信号频谱中组合频率分量,即减少了混频器所特有的组合频率干扰。
g d R L U c ( t ) cos I t U I ( t ) cos I t
L
C
L
iDt = I
I DSS U
uc
Rg
uGS
Rs
uL
栅—源间的电压uGS为: uGS=UGSQ+uc-uL= UGSQ+Uc(t)cos ωct -ULcos ωLt 转移特性为平方律关系,即 :
i D I DSS ( 1 u GS U GS ( off
uI(f I)
B
如果设输入信号为 u c ( f c ) ,本振频率信号为 u L ( f L ) (3)交叉调制干扰:有用信号 c ) 则通过非线性元件的信号 u o pfuL (f cqf c 与干扰信号 u (0 ,n1 , 2 ,其中 p , q n f ) 混频产生的干扰。 而这些组合频率的信号中只要和中频频率 f I f L f c 相同或接近, 都会和有用信号一起被选出,并送到后级中放,经放大后解调输出而引 (4)互调干扰:指两个或多个信号同时作用在混频器 起串音,啸叫和各种干扰,从而影响有用信号的正常工作。 输入端,经混频产生的组合分量而形成的干扰。 (5)阻塞干扰 一般混频器存在下列干扰: (1)干扰哨声:接收的射频信号u c ( f c ) 与本振信号 u L ( f L ) (6)倒易混频 的自身组合干扰,即
混频器设计
混频器设计4.1引言无线传感网(WSN,Wireless Sebnsor Networks)就是由部署在监测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络,它是一种全新的信息获取平台,能够实现监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息。
由于无线传感网的广泛发展,应用于无线传传感的技术也得到广泛的发展,下混频器是无线传感网中的关键模块,它的性能与各种通信系统的通信质量密切相关。
混频器电路按非线性器件性质的不同,分为无源混频器电路和有源混频器电路。
无源混频器电路结构相对来说比较简单,设计周期也不用太长,有较高的性价比,其中最主要的优点是无源结构混频器不需要电源电压,并且当理想情况下时,并没有静态功耗存在,而且具有好线性度性能。
但是无源混频器也存在很多不足之处,无源混频器电路有插入损耗存在,一般可采用后置有源电路提供足够的增益。
有源混频器需要外接电源来提供一定增益,虽然需要消耗一定的功率,但可以使整个系统的增益在集成电路中得到提高。
有源混频器的转换增益和端口的隔离度都比无源混频器要大的,但是它的噪声系数比较小,而且有源混频器所消耗功率较大,线性度也比无源混频器差。
按照组成混频器的不同电路结构[27],可以分为平衡混频器、单端混频器。
单端混频器电路结构简单,但性能较差。
平衡混频器又可分为单平衡混频器和双平衡混频器两种,它们具有噪声小、灵敏度高、抗干扰能力强及频带宽等优点。
就单平衡结构和双平衡结构而言,双平衡混频器结构具有更好的性能,平衡结构有更好的端口隔离度,本振电压和输入信号电压不会通到中频输出端,也即本振端口和输入是隔离的。
单管跨导型混频电路、单平衡型混频电路和吉尔伯特双平衡型混频电路等是有源混频器比较常见的电路形式。
二极管双平衡型混频电路和无源场效应管混频电路等是无源混频器比较常见的电路形式。
本文设计的下混频器由于采用一级变频,直接从2.4Gz下变频到40M,所以性能肯定是受到影响的,相比于多级变频器,各项指标一般,但是大大降低了成本。
某型射频接收机高增益下变频组件研制
摘要 : 介绍 了一种 x波段带镜像抑制混频器 的下 变频组件 的设计 , 增益 > 4 0 d B , 带 内增益 平坦度 <+l d B , 功
率l d B压缩点 >1 0 d B m; 介绍 了射频放大器 , 衰减器 , 中频放 大器的工作方式 , 电路 实现方法及装配调试结果 , 均满 足设计 要求。 关键 词 : 镜像抑制混频器 ; 衰减器 ; 放 大器
Ke y wo r d s : I m a g e r e j e c t m i x e r , A t t e n u a t o r , A m p l i i f e r
1 引 言
2 技术指标
下 变频 组 件 是 接 收 机 中 不 可 或 缺 的 单 元 电 路, 原始信号经过混频后得 到的中频信号 比原来
首先考虑到电路 的增益要求较高 , 需采用 多 级放大 , 射频放大器( h m c 9 0 2 ) 增益 1 9 d B , 混频 器 B , 两级 中频 放
投稿 日期 : 2 0 1 3—1 1— 2 5
大器增益共 4 0 d B , 低通滤波器插损 l d B , 因此 总 增益 : 1 9 d B一 7 d B一1 . 8 d B+ 4 0 d B— l d B= 4 9 . 2 d B而数控衰 减可选 衰减值有 8 d B , 故 可实现 >
输人频率 : x波段 ; 中频频率 : 7 0 M H z ; 增益 >
4 0 d B ; 增 益平 坦度 : - I - 2 d B;
低, 这种混频方式 叫做下变频。下变频最大的缺 点 是对镜 像 干扰 的抑 制 能力较 差 。本文 针对 某 型
号射 频接 收 机 , 设 计 了工 作 在 x波 段 的带 有镜 像 抑制 混频 器 的下 变频 组件 , 将射 频放 大 电路 、 镜 像 抑制 混频 电路 、 数 字 衰 减 电路 及 中频 放 大 电路 采
宽带高灵敏度数字接收机
宽带高灵敏度数字接收机一、本文概述随着信息技术的飞速发展,无线通信已成为现代社会不可或缺的一部分。
作为无线通信中的关键环节,数字接收机的性能直接影响到通信质量和效率。
本文旨在探讨和研究宽带高灵敏度数字接收机的设计原理、关键技术和应用前景,为无线通信领域的进一步发展提供理论和技术支持。
文章首先介绍了宽带高灵敏度数字接收机的基本概念和研究背景,阐述了其在无线通信中的重要地位。
接着,详细分析了宽带高灵敏度数字接收机的设计原则和技术要求,包括宽带信号的捕获、高灵敏度信号的检测与处理、数字信号处理算法的优化等方面。
在此基础上,文章还探讨了宽带高灵敏度数字接收机的实现方法,包括硬件平台的选择、软件算法的设计以及系统性能的评估与优化。
本文还关注了宽带高灵敏度数字接收机的应用前景,分析了其在无线通信、雷达探测、电子对抗等领域的潜在应用价值。
总结了宽带高灵敏度数字接收机的发展趋势和挑战,为未来的研究提供了参考和借鉴。
通过本文的阐述,读者可以对宽带高灵敏度数字接收机的设计原理、关键技术和应用前景有全面的了解,为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、宽带高灵敏度数字接收机的关键技术宽带高灵敏度数字接收机作为现代通信系统中的核心设备,其关键技术对于实现高效、稳定的信号接收与处理至关重要。
以下将详细介绍几种关键技术。
宽带信号处理技术:宽带高灵敏度数字接收机需要处理频带范围宽广的信号,因此,宽带信号处理技术是其中的核心。
这涉及到信号的采样、量化、滤波以及解调等多个环节。
特别是在采样率方面,需要设计高性能的模数转换器(ADC),以实现对宽带信号的高效采样。
高灵敏度技术:高灵敏度是数字接收机的重要特性之一,它决定了接收机能够检测到的最小信号强度。
为实现高灵敏度,需要采用低噪声放大器、优化的接收算法以及高动态范围的ADC等。
数字信号处理算法:数字信号处理算法是实现宽带高灵敏度接收的关键。
这包括数字滤波、频率同步、符号同步、信道估计与均衡等技术。
高线性度有源混频器的设计
高线性度有源混频器的设计李桂琴;宋树祥;岑明灿;刘国伦;谢丽娜【摘要】针对吉尔伯特混频器电路转换增益和线性度低的问题,设计了一个高转换增益﹑高线性度下变频有源混频器,其电路跨导级采用电流镜结构和第三阶跨导系数消除结构,通过设置晶体管工作在不同的区域,使得晶体管的第三阶跨导系数相互消除,以提高电路的转换增益和线性度.电路采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺.Cadence Spectre-RF软件仿真结果表明,在工作电压为1.2 V﹑射频频率为5.2 GHz﹑本振频率为5 GHz﹑中频频率为200 MHz时,所设计的混频器电路的转换增益为21.9 dB,噪声系数为16.5 dB,线性度(输入三阶交调点IIP3)为21.68 dBm,功耗为2.3 mW,转换增益由典型指标10 dB提升至21.9 dB,线性度由典型指标5 dBm提升至21.68 dBm.可见,所设计的混频器电路的转换增益和线性度得到有效改善.【期刊名称】《广西大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(043)006【总页数】7页(P2184-2190)【关键词】混频器;吉尔伯特;转换增益;Cadence;线性度【作者】李桂琴;宋树祥;岑明灿;刘国伦;谢丽娜【作者单位】广西师范大学电子工程学院,广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院,广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院,广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院,广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TN7730 引言随着无线通信技术在手机、蓝牙、物联网等领域应用越来越广泛,对无线通信设备的要求也越来越高,因此,射频接收机成为当前的研究热点。
混频器作为射频接收机中的重要模块,对其性能要求很高,提高混频器的性能指标即可以提高射频接收机前端的性能指标[1-3]。
根据不同的国家应用,手机支持的 IEEE 802.11a 标准工作频段在4.9~5.85 GHz,国际 802.11a 标准的工作频率是5.2 GHz,因此,5.2 GHz 频率在混频器中的应用得到快速发展。