LTC5552具宽带DC至6GHz IF的3GHz至20GHz微波混频器技术手册

概述
LTC5552是一款高性能、微波双平衡无源混频器，可用于上变频或下变频。该器件与LTC5553相似，但是具有一个宽带、差分DC至6GHz IF端口。LTC5552推荐用于IF频率范围扩展至500MHz以下的应用。对于IF频率始终高于500MHz的应用，建议采用LTC5553，因为这款器件内置了一个集成式IF巴伦。

混频器和集成式RF巴伦经过优化，可覆盖3GHz至20GHz RF频率范围。集成LO放大器专门针对1GHz至20GHz频率范围进行了优化，仅需0dBm驱动电平。

此器件通过小型封装提供高IIP3和P1dB、低LO泄漏和高集成度。
数据表：框图*附件：LTC5552具宽带DC至6GHz IF的3GHz至20GHz微波混频器技术手册.pdf

应用

• 5G宽带无线接入
• 微波收发器
• 无线回程
• 点对点微波
• 相控阵天线
• C、X和Ku波段雷达
• 测试设备和卫星调制解调器

特性

• 集成的 LO 缓冲器：0dBm LO 驱动
• 50Ω 宽带匹配 RF 和 LO 端口
• 宽的 IF 带宽：DC 至 6GHz
• 上变频或下变频
• 高 IIP3：
  • 在 10GHz 为 +22.5dBm
  • 在 17GHz 为 +18.3dBm
• +14.6dBm 输入 P1dB (在 10GHz)
• 8dB 转换损耗 (在 10GHz)
• 3.3V / 132mA 电源
• 针对时分双工 (TDD) 操作的快速接通 / 关断
• 3mm x 2mm、12 引脚 QFN 封装

引脚配置

引脚功能

• GND（引脚1、3、4、6、8、10、12，外露焊盘引脚13） ：接地引脚。这些引脚必须焊接到电路板上的射频接地层。封装的外露焊盘金属层既能提供接地的电气连接，又能与印刷电路板实现良好的热接触。
• IF⁺、IF⁻（引脚2、3） ：中频的差分端子。这些引脚可用于差分中频信号传输；若需要单端中频端口，也可连接到外部巴伦。根据外部巴伦的带宽，中频端口的使用范围可以从直流到6GHz，前提是IF⁺和IF⁻引脚上的直流电压为0V 。
• RF（引脚5） ：射频端口的单端端子。该引脚内部连接到射频变压器的初级侧，而变压器与地之间的直流电阻较低。必须使用一个串联隔直电容，以防止直流电压损坏集成变压器（如果存在直流电压的话）。射频端口的阻抗在1GHz至20GHz频率范围内匹配到50Ω，当LO由0 ± 6dBm的信号源驱动时，带宽可达3GHz 。
• EN（引脚7） ：使能引脚。当施加到该引脚上的电压大于1.2V时，混频器被启用；当电压小于0.3V时，混频器被禁用。典型的输入电流小于30pA。该引脚内部有一个376kΩ的下拉电阻。
• VCC（引脚9） ：电源引脚。该引脚必须外接一个稳定的3.3V电源，并且在靠近该引脚处放置一个旁路电容。器件启用时的典型电流消耗为132mA。
• LO（引脚11） ：本地振荡器（LO）输入。必须使用一个串联隔直电容。该引脚的典型直流电压为1.6V。

框图

应用信息

简介

LTC5552 由高线性度双平衡混频器核心、本振（LO）缓冲放大器以及偏置 / 使能电路组成。有关各引脚功能的描述，请参见 “功能框图” 部分。射频（RF）和本振（LO）端口为 50Ω 单端输入。中频（IF）为差分输出。若需要单端中频信号，则需要外部巴伦。

LTC5552 可用作下变频器，此时射频作为输入，中频作为输出。它也可用作上变频器，此时中频作为输入，射频作为输出。本振可采用低侧注入或高侧注入。评估电路布局分别如图 1 和图 2 所示。

射频变压器的初级侧直流电阻约为 2.5Ω。如果射频源存在直流电压，则需要一个隔直电容。射频变压器的次级绕组内部连接到混频器核心。射频端口内部在 3GHz 至 20GHz 频率范围内进行宽带匹配。在距离射频引脚 1.4mm 处放置一个 0.15pF 的并联电容，可用于改善 13GHz 至 15GHz 频率范围内的射频端口匹配，本振功率范围为 - 6dBm 至 6dBm。测得的射频输入回波损耗如图 4 所示，对应的是低侧本振注入情况下，中频频率为 900MHz、2GHz 和 4GHz 时的情况。

射频输入阻抗和输入反射系数随射频频率的变化情况列于表1。该数据的参考平面为集成电路的引脚5，且无外部匹配，本振在12GHz频率下驱动。
本振输入

混频器的本振输入如图5所示，由单端转差分转换电路和高速限幅差分放大器组成。本振放大器针对1GHz至20GHz的本振频率范围进行了优化。超出或低于此频率范围的本振频率也可使用，但性能可能会下降。

本振输入的直流电压约为1.6V，需要一个隔直电容（C1）。

本振在1GHz至20GHz范围内实现50Ω匹配。对于扩展的本振工作频率范围，可能需要外部匹配组件。为确保在极宽的带宽内实现最佳的本振阻抗匹配，本振输入处不使用静电放电（ESD）保护器件。因此，本振是混频器中对ESD应力最敏感的引脚。如图6所示为本振输入回波损耗的测量值，标称本振输入电平为0dBm，不过限幅放大器在±6dBm的输入功率范围内都能提供出色的性能。

本振输入阻抗和输入反射系数随频率的变化情况如表2所示。