集成式微型模块接收器缩小多样化基站设计

大多数完整的蜂窝基站收发器均基于一个中频 (IF) 采样架构和用于主天线和分集天线的接收器链路。一种常见的配置是采用 14 位模数转换器 (ADC)，在 140MHz IF 上以 122.88Msps 速率采样。ADC 驱动器有一定的增益，以补偿表面声波 (SAW) 滤波器的插入损耗。考虑有两个通道的基本配置，通过集成来缩小电路板空间很难，因为 ADC、其驱动器和所有附属无源组件之间的工艺技术不兼容。不过，使用系统级封装 (SiP) 技术可提供一种富有吸引力和可替代传统芯片集成的方法。

LTM9002双通道、IF/基带接收器利用凌力尔特公司多年来积累的应用设计经验，采用易于使用的 11.25mm×15mm微型模块(mModule)封装，参见图 1。封装内部有一个采样率高达125Msps的高性能双路14位 ADC、抗混叠滤波器、两个固定增益差分ADC驱动器和一个双路辅助DAC。通过整合这些组件，LTM9002消除了输入阻抗匹配、滤波器设计、增益/相位匹配、通道间隔离和高频布局的负担，从而极大地缩小了电路板空间，并可加快产品上市。即使采用这种小型封装，LTM9002也能保证高性能，这种高性能将提高很多通信应用和通信测试应用的性能。

对于所有希望在对IF采样、分集接收器中的高动态范围信号进行采样时充分利用ADC之功能的设计师而言，拥有大量的实际操作应用经验是一个先决条件。必需全面详细地了解放大器输出级和ADC前端以实现与阻抗的匹配，同时还需要谨慎地进行布局，以最大限度地减少至敏感模拟输入的数字输出耦合。良好布局对于保持 ADC 性能来说至为重要，然而苛刻的市场需求使布局变得复杂化，同时需要紧凑的设计和高通道密度。即使是最有经验的工程师，如果他们的专长在 RF 或数字领域，那么这些设计需求对他们也可能构成考验。

　　多样化 ADC 应用

诸如多样化接收器等多通道应用在性能标准中增加了通道匹配要求。与 I/Q 接收器类似，多样化接收器需要卓越的通道隔离，因为串扰是以噪声讹误的形式出现的，用数字滤波可能更难以抑制。显然，ADC 和驱动器电路的通道匹配和通道隔离直接影响系统级性能。对很多应用来说，这些错误在数字域不可能纠正。

LTM9002 在 140MHz 输入频率上实现了 66dB 信噪比 (SNR) 和 76dB 无寄生动态范围 (SFDR)。图 2 显示了在这些条件下的 FFT。SNR 是 ADC 和放大器性能以及放大器增益和滤波器带宽的函数。放大器的内在噪声与电压增益成正比，因此，26dB 的放大将放大器噪声提高了 20 倍，而 8dB 的放大只会将噪声提高 2.5 倍。类似地，放大器噪声 (以 nV/√Hz 为单位) 随着滤波器带宽的平方而增大。在评估整个信号链路时，记住这些关系很重要。

如上面提到的那样，通道至通道匹配和隔离是重要的考虑因素。尽管外形尺寸很小，但是LTM9002 在 140MHz 输入频率上实现了 90dB 的隔离。在默认的范围设定值上，总增益的典型值为 26dB，两通道之间的差别仅为 0.1dB。12 位辅助 DAC 可以配置为以每步进 61μV 调节该范围。

就印刷电路板 (PCB) 面积的利用效率而言，LTM9002 非常突出。LTM9002 无需外部组件 (无需电源旁路电容器、无需无源滤波、无需阻抗匹配或转换组件)。在很多 IF 采样应用中，增益可以通过变压器获得，但是变压器常常很大，而且对于自动组装设备来说，安装变压器很困难。在 DC 耦合应用中，需要放大器作为 ADC 驱动器，还需要与它们有关的抗混叠滤波器网络。整个 IF/基带接收器系统占用两平方英寸电路板面积 (大约 25mm×50mm)，不是不常见的事情。使用 LTM9002 不需要这种外部电路，因此它仅需要占用大约 1/4 平方英寸 (11.25mm×15mm) 面积，利用效率高 8 倍。

　　属性与配置

微型模块结构允许 LTM9002 混合使用标准 ADC 和放大器组件，而不管采用什么样的工艺技术，并为特定应用将这些组件与无源组件搭配在一起。微型模块接收器包括由连线连接的芯片、封装式组件和无源组件，它们安装在一个高性能、4 层、Bismaleimide-Triazine (BT) 基片上。BT 类似于 FR4 等其它层压材料基片，但是 BT 有卓越的硬度和较低的热膨胀系数。

LTM9002-AA 使用一个双路、14 位、125Msps ADC，两个 26dB 固定增益放大器，还包括一个为在满标度范围内进行调节而配置的 12 位双路 DAC，如图 1 所示。内部抗混叠滤波器将输入频率限制为低于 170MHz，这对于具宽信号带宽的 140MHz IF 来说是完美的。也可能有其它配置，而且这些配置易于实现。放大器呈现一个 50Ω的差分输入阻抗和 ±50mV 的输入电压范围，或 –16dBm。这个默认的范围通