LTC5553 3GHz至20GHz微波混频器技术手册

概述
LTC 5553 是一款高性能、微波双平衡无源混频器，其可用于上变频或下变频。

LTC5553 的混频器和集成化 RF 平衡-不平衡变压器专为覆盖3GHz至 20GHz RF频率范围而优化。该器件包括一个专门针对 1GHz 至 20GHz 频率范围而优化的集成型 LO 放大器，仅需 0dBm 的驱动功率。集成的 IF 平衡-不平衡变压器专为覆盖非常宽的 500MHz 至 9GHz 频率范围而优化，并提供了一个单端 50Ω 接口。

除了低的 LO 至 RF 和 LO 至 IF 泄漏之外，LTC5553 还提供了异常高的 IIP3 和 P1dB。而且，此器件还在一个小型封装中实现了高集成度。
数据表：*附件：LTC5553 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
• 卫星调制解调器

特性

• 上变频或下变频
• 高 IIP3：
  • +24.3dBm（10GHz时）
  • +21.5dBm（17GHz时）
• 转换损耗：9dB（10GHz时）
• +16dBm 输入 P1dB (10GHz时)
• 集成LO 缓冲器：0dBm LO 驱动
• 低 LO-RF 泄漏：< -25dBm
• 50Ω 宽带匹配 RF、LO 和 IF 端口
• 3.3V/132mA 电源
• 快速打开/关闭，实现TDD操作
• 3mm x 2mm、12 引脚 QFN 封装

引脚配置描述

• 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（引脚2）：中频端口的单端端子。该引脚内部连接到中频变压器的初级侧，而变压器与地之间的直流电阻较低。如果存在直流电压，应使用串联隔直电容，以避免损坏集成变压器。只要本振由1GHz至20GHz频率范围内、0 ± 6dBm的信号源驱动，中频端口的阻抗就能在50MHz至9GHz范围内实现匹配。
• 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30μA。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。

典型性能特征

框图

应用信息

简介

LTC5553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）、本振（LO）和中频（IF）端口均为50Ω单端端口。LTC5553可用作下变频器，此时射频作为输入，中频作为输出；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。评估电路和评估板布局分别如图1和图2所示。

图2. 评估板布局

射频端口

如图3所示，混频器的射频端口连接到集成变压器的初级绕组。射频变压器的初级侧内部直流接地，其初级侧的直流电阻约为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。

图3. 简化的射频端口接口原理图

图4. 射频端口回波损耗

应用信息

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

如图5所示，混频器的本振输入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。

图5. 简化的本振输入原理图

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。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。

图6. 本振输入回波损耗

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。