LTC5593双通道、2.3GHz至4.5GHz、高动态范围、下变频混频器技术手册

概述
LTC5593 隶属于一个覆盖 600MHz 至 4.5GHz RF 频率范围的双通道、高动态范围、高增益下变频混频器系列。LTC5593 专为 2.3GHz 至 4.5GHz RF 应用而优化。LO 频率必须位于 2.1GHz 至 4.2GHz 的范围之内，以获得优质的性能。该器件的典型应用是具有一个 2.3GHz 至 2.7GHz RF 输入的 LTE 或 WiMAX 多通道或分集接收机。

LTC5593 的高转换增益和高动态范围允许在高选择性接收机设计中使用规格较宽松的 IF 滤波器，并较大限度地缩减了总体解决方案成本、板级空间和系统级偏差。这款器件还提供了一种低电流模式以实现额外的节能，而且每个混频器通道都具有独立的停机控制功能。
数据表：*附件：LTC5593双通道、2.3GHz至4.5GHz、高动态范围、下变频混频器技术手册.pdf

特性

• 转换增益：8.5dB (在 2500MHz)
• IIP3：27.7dBm (在 2500MHz)
• 噪声指数：9.5dB (在 2500MHz)
• 在 5dBm 隔离条件下噪声指数 (NF) 为 15.9dB
• 高输入 P1dB
• 52dB 通道间隔离 (在 2500MHz)
• 采用 3.3V 电源时功耗为 1.3W
• 采用低工率模式时功耗为 0.8W
• 独立的通道停机控制
• 50Ω 单端 RF 和 LO 输入
• 在所有模式中 LO 输入匹配
• 0dBm LO 驱动电平
• -40ºC 至 105ºC 工作温度范围
• 小型 QFN (5mm x 5mm) 封装及解决方案外形尺寸

应用

• 无线基础设施分集接收机 (LTE、WiMAX)
• 发射数字预失真 (DPD) 接收机
• MIMO (多输入多输出) 基础设施接收机
• 宽带微波接收机

典型应用

引脚配置描述

引脚功能

• RFA、RFB（引脚1、6） ：分别为A通道和B通道的单端射频输入引脚。这些引脚内部连接到射频输入变压器的初级侧，其初级侧对地直流电阻较低。当射频输入存在直流电压时，应使用串联隔直电容，以避免损坏集成变压器。当LO输入由2.1GHz至4.2GHz范围内、0±6dBm的信号源驱动且通道启用时，RF输入可实现阻抗匹配。
• CTA、CTB（引脚2、5） ：分别为A通道和B通道的射频变压器次级中心抽头引脚。这些引脚可能需要旁路电容来优化IIP3性能。每个引脚内部产生的偏置电压为1.2V，必须与地和Vcc进行直流隔离。
• GND（引脚3、4、7、13、15、24，外露焊盘引脚25） ：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可提供与接地层的电气连接，并且有助于良好的散热。
• IFGNDB、IFGNDA（引脚8、23） ：分别为B通道和A通道中频放大器的直流接地返回引脚。这些引脚必须连接到地，以构成中频放大器的直流电流通路。可使用芯片电感来调谐本振 - 中频（LO - IF）和射频 - 中频（RF - IF）泄漏。每个引脚的典型直流电流为100mA。
• IFB⁻、IFB⁺、IFA⁻、IFA⁺（引脚9、10、21、22） ：分别为B通道和A通道中频放大器的集电极开路差分输出引脚。这些引脚必须通过阻抗匹配电感或变压器中心抽头连接到直流电源。每个引脚的典型直流电流消耗为50mA。
• IFBB、IFBA（引脚11、20） ：分别为B通道和A通道中频放大器的偏置调节引脚，可独立调节内部中频缓冲器电流。这些引脚上的典型直流电压为2.2V。如果不使用，这些引脚必须与地和Vcc进行直流隔离。
• VccB和VccA（引脚12、19） ：分别为本振缓冲器和偏置电路的电源引脚。这些引脚必须连接到经过稳压的3.3V电源，并在引脚附近连接旁路电容。每个引脚的典型电流消耗为98mA。
• ENB、ENA（引脚14、17） ：分别为B通道和A通道的使能引脚，可独立启用相应通道。施加大于2.5V的电压可激活相关通道，而小于0.3V的电压则会禁用该通道。典型的输入电流小于10μA。这些引脚不能悬空。
• LO（引脚16） ：单端本振输入引脚。该引脚内部连接到本振输入变压器的初级侧，其初级侧对地直流电阻较低。当本振输入存在直流电压时，应使用串联隔直电容，以避免损坏集成变压器。无论ENA和ENB处于何种状态，本振输入在内部均匹配到50Ω。
• I_SEL（引脚18） ：低电流选择引脚。当该引脚被拉低（<0.3V）或悬空时，两个通道均以正常电流电平偏置，以实现最佳射频性能。当施加大于2.5V的电压时，两个通道均以降低的电流工作，从而在较低功耗下实现合理的性能。该引脚不能悬空。

框图

LTC5593 由两个相同的混频器通道组成，由一个公共本振（LO）输入信号驱动。每个高线性度混频器由一个无源双平衡混频器核心、中频（IF）缓冲放大器、本振缓冲放大器以及偏置 / 使能电路构成。有关每个引脚功能的描述，请参见 “引脚功能” 和 “框图” 部分。每个混频器都可以独立关闭，以降低功耗，并且可以选择低电流模式，在性能和功耗之间进行权衡。射频（RF）和 LO 输入为单端输入，在内部匹配到 50Ω。可采用低侧或高侧 LO 注入。IF 输出为差分输出。如图 1 所示的评估电路，利用了一个带通 IF 输出匹配电路和一个 IF 变压器，以实现 50Ω 单端 IF 输出。评估板布局如图 2 所示。

RF 输入

A 通道和 B 通道的 RF 输入相同。如图 3 所示，A 通道的 RF 输入连接到集成变压器的初级绕组。通过连接一个外部串联电容 C1A，可实现 50Ω 匹配。如果信号源存在直流电压，C1A 也可用于隔直。RF 变压器的初级侧在内部直流接地，初级侧的直流电阻约为 3.6Ω。

RF 变压器的次级绕组内部连接到 A 通道无源混频器核心。变压器次级绕组的中心抽头连接到引脚 2（CTA），用于连接旁路电容 C8A。可以调整 C8A 的值，以改善特定 RF 频率下的性能。

通过调整C8A的值，可以在特定射频工作频率下改善通道间隔离度，同时对变频增益、线性度和噪声性能影响较小。不同C8A值下的通道间隔离度如图4所示。使用时，为实现正确的高频去耦，C8A应放置在距离引脚2 2mm范围内。CTA引脚上的标称直流电压为1.2V。

为了实现RF输入的正确匹配，必须向LO输入施加合适的LO信号。通过C1A = 22pF实现宽带输入匹配。图5展示了在LO频率为2.4GHz、3.0GHz和3.6GHz时测得的输入回波损耗。这些LO频率分别对应LO范围的低频段、中频段和高频段。如图5所示，RF输入阻抗在一定程度上与LO频率相关，尽管单个CTA值足以覆盖2.3GHz至4.0GHz的射频频段。

RF输入阻抗和输入反射系数随RF频率的变化情况列于表1中。此数据的参考平面为IC的引脚1，无外部匹配，且LO驱动频率为2.31GHz。

LO输入

如图6所示，LO输入连接到集成变压器的初级绕组。通过2.1GHz至3.4GHz的2.15pF外部串联电容C2实现50Ω阻抗匹配。当LO源存在直流电压时，也需要该电容，因为LO变压器的初级侧在内部直流接地，初级侧的直流电阻约为1.8Ω。对于LO频率相关的操作，请参考相应的说明。