RF混频器及其在3G无线基站接收器中的应用

MHz下的输入匹配电容器C5的容值为12 pF，在评估板的50 Ω输入传输线上，位于距离引脚34.5 mm的位置;900 MHz下的输入匹配电容C5=3.9 pF，位于距离引脚3 1.3 mm的位置;3.5 GHz下的输入匹配电容器C5=O.5 pF，位于距离引脚34.5mm的位置。这种串联传输线/并联电容器匹配拓扑使得LT5527可用于倍频标准，而不需要修正电路板的设计。串联传输线可用串联的片式电感器代替，以使布局更简单。RF输入阻抗和Sl1与频率的关系(没有外部匹配)列于表1。S11数据用于微波电路模拟设计自定义匹配网络，模拟和RF输入滤波器的接口连接。

3.2 LO输入端的设计

LO输入端由1个集成变压器和1个高速限幅差分放大器组成，其中，放大器驱动混频器，得到最高的线性和最低的噪声，1只内部耦合电容器和变压器的初级串联，无需连接外部耦合电容器。尽管内部放大器将最大有效频率限制在3.5 GHz，但在1.2 GHz~5 GHz范围内，L0输入由内部匹配。当然输入匹配可以变换，在低频(750 MHz)处，给引脚15并联1只电容器(C4)，850MHz～1.2 GHz匹配中，C4=2.7 pF。

750 MHz以下的LO输入匹配要求串联电感L/4并联电容C4，在650 MHz～830 MHz，其匹配网络的L4=3.9 nH，C4=5.6 pF;在540 MHz~640MHz，其匹配网络的L4=6.8 nH，C4=10 pF。评估板不包含L4的焊盘，因此可切断近处的引脚15以便插入L4，L4是低功耗多层片式电感器。

频率大于1.2 GHz时，尽管放大器提供的功率有几个dB，但最佳LD驱动功率只有-3 dBm(I/0输入功率变化，混频器性能不变);在频率低于1.2GHz的情况下，尽管-3 dBm的L0驱动功率仍然提供高转化增益和线性，但是为了得到最佳噪声，LO驱动功率为0 dBm。自定义匹配网络的阻抗数据见表2，并参考LO端没有匹配时的情况。

3.3 IF输出端的设计

IF输出端(IF+和IF-)和晶体管混频开关的集电极连接，如图5。IF+和IF-分别有电压偏置，主要通过变压器中心抽头或匹配电感取得。每个IF端从总电流(52 mA)中分出26 mA的电流。为了得到最佳单端工作性能，这些差分输出需通过1个IF变压器或1个离散的IF不平衡变压器与外部电路结合。图3所示的电路包含1个用于阻抗变换和差分单端转换的IF变压器，图4所示的电路由1个离散的IF不平衡变压器实现同样的功能。低频时IF输出阻抗可等效415 Ω并联2.5 pF的电容器。频率与IF差分输出阻抗的关系如表3所示。这些数据参考封装引脚(没有外部元件)，包含了IC和封装寄生效应的影响。对于IF频率为几千赫兹的低频或600MHz的高频，可匹配输出IF。

差分单端IF匹配的方法有以下三种：

(1)直接8：1 IF变压器匹配

IF频率低于100 MHz时，最简单的匹配设计是将1个8：l变压器连接到IF端，变压器将进行阻抗变换并提供单端50Ω输出。在图3所示电路中，这种匹配通过短接L1、L2、用8：1变压器(不设置C3)代替4：1变频器即可实现。

(2)低通滤波器+4：1

IF变压器匹配实现最低的LO-IF泄漏和较宽的IF带宽很简单，如图5所示为由3个元件构成低通滤波匹配网络。匹配 元件C3、Ll和L2结合内部2.5 pF电容器形成1个400 Ω～200 Ω低通滤波匹配网络，该匹配网络谐振于所期望的lF频率。这里4：l变压器将200Ω差分输出变换成50Ω的单端输出。

该匹配网络对40MHz以上(包括40MHz)的IF最为合适。对于40 MHz以下的IF频率，若串联电感器(Ll、L2)的电感值取得过高，用这样的电感和寄生效应将影响稳定性，因此，8：1变压器适合于低IF频率。适用于 IF频率的低通滤波的匹配元件值如表4所示。高Q值线绕片式电感器(Ll、L2)大大改善了混频器的转换增益，但对线性度还是有点影响。

(3)离散IF不平衡变压器匹配

在许多应用中，可以用离散IF不平衡变压器代替IF变压器，如图4所示。Ll、L2、C6和C7的值可用式(1)、式(2)计算，在IF频率期望值上得到 180°相移，并提供50Ω的单端输出。电感器L3的值也可计算，但L3抵消内部2.5pF的电容器，L3也为IF+端提供偏置电压。低功耗多层片式电感适合Ll、L2，为了得到最大转换增益以及为IF+端提供最小DC电压，L3选用高Q值线绕片式电感器，C3是DC的隔离电容器。

与低通滤波4：1变压器匹配技术相比.这种网络提供约为0.8 dB的高转换增益(忽略IF变压器上的损耗)，较好的噪声系数和IP3。IF中心频率偏移±15%，转换增益和噪声下降约1 dB。超过+15%以上，转换增益逐渐减少，但噪声迅速增大。IP3对带宽不太敏感，与低通滤波4：1变压器匹配相比仍可实现以最佳性能，除了IF带宽，最大的差别是LO-IF泄漏，减少约-38 dBm。

通用IF频率下离散IF不平衡变压器的元