LT5522 600MHz至2.7GHz高信号电平下变频混频器技术手册

概述
LT5522 有源下变频混频器专为包括电缆和无线基础设施在内的高线性度下变频应用而优化。该 IC 包括一个用于驱动双平衡混频器的高速差分 LO 缓冲放大器。LO 缓冲器被内部匹配成宽带单端操作方式，且无需外部组件。

RF 输入端口包括一个集成 RF 变压器，并被内部匹配到 1.2G 到 2.3G 的频带内，且无需外部组件。采用一个分流电容器或电感器可将 RF 输入匹配分别下移至 600MHz 或上移至 2.7GHz。该器件所具有的高集成度较大限度地降低了总体解决方案的成本、电路板占用空间和系统级偏差。

LT5522 具有性能高、外形小且没有额外功耗的特点。
数据表：*附件：LT5522 600MHz至2.7GHz高信号电平下变频混频器技术手册.pdf

应用

• 蜂窝、PCS 和 UMTS 频段基础设施
• CATV 下行链路基础设施
• 2.4GHz ISM
• 高线性度下变频器应用

特性

• 内部片上 RF 输入变压器
• 50Ω 单端 RF 和 LO 端口
• 高输入 IP3：+25dBm/ 900MHz
  +21.5dBm/ 1900MHz
• 低功耗：280mW (典型值)
• 集成 LO 缓冲器：低 LO 驱动电平
• 高 LO-RF 和 LO-IF 隔离度
• 宽 RF 频率范围：0.6GHz 至 2.7GHz*
• 外部组件非常少
• 使能功能
• 4.5V 至 5.25V 电源电压范围
• 16 引脚 (4mm x 4mm) QFN 封装

典型应用

典型交流性能特征

引脚功能

• NC（引脚1、4、8、13、16） ：内部未连接。为改善本振到射频以及本振到中频的隔离效果，这些引脚应在电路板上接地。
• RF + 、RF -（引脚2、3） ：射频信号差分输入引脚。射频输入信号应施加到RF - 引脚（引脚3），RF + 引脚（引脚2）必须接地。这些引脚是射频输入巴伦的初级侧，其直流电阻较低。如果射频源未进行直流阻断，则必须使用串联隔直电容。
• EN（引脚5） ：使能引脚。当输入使能电压高于3V时，通过引脚6、7、10和11供电的混频器电路被启用。当输入电压低于0.3V时，所有电路均被禁用。使能引脚典型输入电流在EN = 5V时为55μA，EN = 0V时为0μA。EN引脚不应悬空。在正常工作条件下，即使在启动时，EN引脚电压也不应超过VCC + 0.3V。
• VCC1（引脚6） ：本振缓冲器电路电源引脚。典型电流消耗为22mA。该引脚应外部连接到VCC2引脚，并用0.01μF和3.3μF电容去耦。
• VCC2（引脚7） ：偏置电路电源引脚。典型电流消耗为4mA。该引脚应外部连接到VCC1引脚，并用0.01μF和3.3μF电容去耦。
• GND（引脚9、12） ：接地引脚。这些引脚内部连接到背面接地层，以改善隔离效果。它们应连接到电路板上的射频地，尽管并非旨在替代通过封装背面触点进行的主接地连接。
• IF - 、IF +（引脚10、11） ：中频信号差分输出引脚。可能需要进行阻抗变换以匹配输出。这些引脚必须通过阻抗匹配电感、射频扼流圈或变压器中心抽头连接到VCC。
• LO - 、LO +（引脚14、15） ：本地振荡器信号差分输入引脚。本振输入也可单端驱动。这些引脚在内部匹配至50Ω，用于单端操作。如果本振源未交流耦合，则必须使用串联隔直电容。
• 裸露焊盘（引脚17） ：整个芯片的电路接地返回端。必须焊接到印刷电路板接地层。

框图

应用信息

引言

LT5522 由一个高线性度双平衡混频器、射频缓冲放大器、高速限幅本振缓冲放大器以及偏置/使能电路组成。这款芯片针对射频输入信号在400MHz至2.7GHz范围、本振信号在400MHz至2.7GHz范围的下变频应用进行了优化。在更宽的射频输入频率范围内也可运行，不过性能会有所下降。

中频输出可匹配低至100kHz或高至1GHz的中频频率。射频、本振和中频端口均为差分端口，尽管射频和本振端口在内部已匹配，可像图2所示那样进行单端驱动。LT5522已针对使用单端射频和本振驱动的情况进行了特性表征和生产测试。既可以使用低边本振注入，也可以使用高边本振注入。

有两种评估板可供选择。标准评估板适用于大多数应用，包括蜂窝通信、个人通信系统（PCS）、通用移动通信系统（UMTS）以及2.4GHz频段应用。图2展示了其原理图，图18展示了电路板布局。标准评估板上的140MHz中频输出频率可通过修改匹配元件轻松改变。第二种评估板适用于CATV应用，集成了宽带中频输出巴伦。图19展示了CATV评估板的原理图。在图3中展示了该评估板的布局情况。

射频输入端口

如图4所示，混频器的射频输入由一个集成巴伦和一个高线性度差分放大器组成。巴伦的初级端分别连接到RF + 和RF - 引脚（引脚2和3）。巴伦的次级端在内部连接到放大器的差分输入端。

对于单端工作模式，将RF + 引脚接地，RF - 引脚作为射频输入。也可以选择将RF - 引脚接地并驱动RF + 引脚，不过这样本振到射频的隔离度会略有下降。由于巴伦初级端的一个端子接地，射频源必须交流耦合。如果射频源存在直流电压，则必须在射频输入引脚处串联一个隔直电容。

如图5所示，无外部匹配时，射频输入回波损耗在1.2GHz至2.4GHz频段大于10dB。通过在射频输入引脚处添加一个并联电容，可将匹配下移至更低频率。图5绘制了两个示例。在引脚3附近放置一个2.2pF电容，可实现900MHz匹配。在引脚3（位于50Ω传输线上）上方450mm处放置一个8.2pF电容，可实现450MHz匹配。通过在引脚3附近添加一个并联电感，也可将匹配上移至更高频率。图5展示了一个示例，其中3.9nH电感可实现2.3GHz匹配。

射频输入阻抗和反射系数（S11）与频率的关系列于表 1。所列数据以 RF + 引脚接地时的 RF - 引脚为参考（无外部匹配）。这些信息可用于滤波器或模拟器中，以模拟板级对输入匹配的影响，或设计定制的宽带输入匹配网络。

使用图 6 所示的并联电感/串联电容网络可轻松实现宽带射频输入匹配。该网络在低频和高频下均能提供良好的回波损耗，同时在中频段保持合理的回波损耗。如图 7 所示，使用图 6 所示的元件值，射频输入回波损耗在 715MHz 至 2.3GHz 频段大于 12dB。在 850MHz 和 1900MHz 频率下输入匹配最佳，适用于三频 GSM 应用。
本振输入端口

本振缓冲放大器由高速限幅差分放大器组成，旨在高线性度驱动混频器四对管。LO + 和 LO - 引脚设计用于单端驱动，不过若有差分本振源，也可采用差分驱动。原理图如图 8 所示。图 9 展示了实测回波损耗。

本振源必须交流耦合，以避免对静电放电（ESD）二极管进行正向偏置。如果本振源存在直流电压，则必须在本振输入引脚处串联一个隔直电容。

本振输入阻抗和反射系数（S11）与频率的关系列于表 2。所列数据以 LO - 引脚接地时的 LO + 引脚为参考。