LT5519 0.7GHz至1.4GHz高线性度上变频混频器技术手册

概述
LT5519 混频器是专为满足无线和电缆基础设施发射系统的高线性度要求而设计的。一个高速、内部 50Ω 匹配的 LO 放大器负责驱动一个双平衡混频器内核，允许使用一个低功率的单端 LO 信号源。该器件集成了一个 RF 输出变压器，从而免除了在 RF 输出端上增设外部匹配组件的需要，同时缩减了系统成本、组件数目、电路板面积和系统级变化。IF 端口可容易地匹配至宽广的频率范围，以适用于许多不同的应用。

当 IF 输入信号电平为 –10dBm 时，LT5519 混频器可在 1GHz 条件下提供 +17.1dBm 的典型输入三阶截取点。输入 1dB 压缩点通常为 +5.5dBm。该 IC 仅需单 5V 电源。
数据表：*附件：LT5519 0.7GHz至1.4GHz高线性度上变频混频器技术手册.pdf

应用

• 无线基础设施
• 电缆下行链路基础设施
• 点对点和单点对多点数据通信
• 高线性度频率转换

特性

• 宽 RF 频率范围：0.7GHz 至 1.4GHz
• 17.1dBm 典型输入 IP3 (在 1GHz)
• 片内 RF 输出变压器
• 片内 50Ω 匹配 LO 和 RF 端口
• 单端 LO 和 RF 操作
• 集成的 LO 缓冲器：–5dBm 驱动电平
• 低的 LO 至 RF 泄漏：–44dBm (典型值)
• 噪声指数：13.6dB
• 宽 IF 频率范围：1MHz 至 400MHz
• 具有低断态漏电流的启用功能
• 单 5V 电源
• 小外形 16 引脚 QFN 塑料封装

典型应用

典型性能特征

引脚功能

• GND（引脚1、4、9、12、13、16） ：内部接地引脚。这些引脚用于增强隔离效果，并非作为芯片的直流或射频接地端。为实现最佳性能，应将这些引脚连接到印刷电路板上的低阻抗接地端。
• IF + 、IF -（引脚2、3） ：差分中频信号输入引脚。需通过隔直电容向这些引脚施加差分中频信号。这些引脚必须通过100Ω电阻接地（接地端需能吸收约18mA电流）。为使本振泄漏最低，这些引脚应相互直流隔离。需要进行阻抗变换，以使中频输入匹配所需的源阻抗（通常为50Ω或75Ω）。
• EN（引脚5） ：使能引脚。当施加的电压高于3V时，芯片启用。当施加的电压低于0.5V时，芯片禁用，直流电流降至约1μA。
• VCC1（引脚6） ：偏置电路电源引脚。典型电流消耗约为2mA。该引脚应外部连接到VCC，并配备合适的射频旁路电容。
• VCC2（引脚7） ：本振缓冲器电路电源引脚。典型电流消耗约为22mA。该引脚应配备合适的射频旁路电容。如图2所示，应通过电感连接到VCC。图2中显示的3.9nH电感，其具体数值并非关键。
• VCC3（引脚8） ：内部混频器电源引脚。典型电流消耗约为36mA。该引脚应通过电感连接到VCC。
• RF - 、RF +（引脚10、11） ：差分射频输出引脚。其中一个引脚可直流连接到低阻抗接地端，以实现50Ω单端输出。无需外部匹配元件。不应在这些引脚上施加直流电压，因为它们内部通过变压器绕组连接。
• LO + 、LO -（引脚14、15） ：差分本地振荡器输入引脚。LT5519在使用单端信号源驱动LO + 引脚，同时将LO - 引脚连接到低阻抗接地端的情况下能良好工作。无需外部50Ω匹配元件。内部已连接电阻，因此不应在这些引脚上施加直流电压。
• 裸露焊盘（引脚17） ：整个芯片的直流和射频接地端。必须焊接到印刷电路板接地层。

框图

测试电路

LT5519 由一个双平衡混频器、高性能本振缓冲器以及偏置/使能电路组成。射频和本振端口可单端驱动；不过，它们旨在将每对引脚中的一个连接到地。中频输入必须与信号源直流隔离并差分驱动。中频输入应针对所需输入频率进行阻抗匹配。本振输入在 700MHz 至 1400MHz 频率范围内具有内部宽带 50Ω 匹配，内置射频变压器在 500MHz 至 1800MHz 频率范围内提供 50Ω 阻抗匹配，回波损耗优于 10dB。可使用低边或高边本振注入。

中频输入端口

如图 3 所示，中频输入连接到双平衡混频器晶体管的发射极。这些引脚在内部偏置，需连接外部电阻。应将每个引脚连接到地，通过混频器核心设置电流。该电路经优化可与 100Ω 电阻配合工作，每个电阻的电流约为 18mA。为实现最佳本振性能，这些电阻应精确匹配；若使用公差为 0.1% 的电阻，本振泄漏将不构成问题。若对本振泄漏要求不高，可使用公差更大的电阻。实现最佳本振隔离时，层的对称性也很重要。

图 3 中的电容 C1 和 C2 有两个作用。它们在中频端口提供直流隔离，防止可能导致本振泄漏出现不可预测变化的直流相互作用。还可通过抵消封装和变压器中的多余电感来改善阻抗匹配。在所需频率下实现估算匹配时，输入电容值 (C_1 = C_2) 可按以下公式计算：

表 1 列出了多个频率下的输入差分阻抗和反射系数。建议使用 4:1 巴伦来转换为所需的源阻抗。

本振输入端口

本振缓冲输入的简化电路如图 4 所示。本振缓冲放大器由高速限幅差分放大器组成，经过优化可高线性度驱动混频器四对管。不过，LO + 和 LO - 引脚需差分驱动；但它们可由单端信号源驱动。内部电阻连接在 LO + 和 LO - 输入之间，提供宽带 50Ω 阻抗匹配。由于是电阻性匹配，因此不存在本振输入的谐振问题。如果信号源输出未直流耦合，则必须在本振缓冲器输入处使用隔直电容。

尽管本振输入在内部匹配至 50Ω，但在某些情况下，特别是在较高频率或需要不同匹配阻抗时，可能仍需进一步优化匹配。表 2 列出了本振输入的单端输入阻抗以及不同频率下的反射系数，可用于此类情况。

射频输出端口

如图 5 所示，内部射频变压器降低了混频器核心阻抗，在 RF + 和 RF - 引脚间提供 50Ω 阻抗。LT5519 针对单端操作进行设计和测试，如图 5 所示。不过，输出可不同方式使用，变压器中心抽头为混频器核心提供直流连接并隔离射频输出。RF + 和 RF - 引脚通过变压器次级绕组相连，因此不应在这些引脚上施加直流电压。

不同输入频率下的工作情况

在图 10 所示的评估板上，LT5519 的输入可轻松匹配不同频率。电容 C1 和 C2 设置输入匹配频率，同时降低 C3 的值。在较高输入频率下降低 C3 的值，可减少其对变频增益的影响。表 4 列出了在选定频率下使用的实际值。