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为无线基站选择高线性度混频器

宣布时间:2010年04月26日 14:04    宣布者:贾延安
要害词: 混频器 , 基站 , 无线 , 线性 , 选择
弁言

无线基站通讯尺度,例如GSM、UMTS和LTE,界说了不合参数的下限目的,网罗吸收机的迅速度和年夜旌旗暗记性能。这些要害目的对无线基站中的每个射频功效模块提出了设计寻衅。在吸收旌旗暗记通路,混频器性能主要影响吸收机的迅速度和年夜旌旗暗记性能。本文所简介的混频器要害性能和参数,有助于设计吸收通道时选择最好的混频器。

无线基站吸收机

我们首先剖析无线基站中的尺度吸收机方框图(图1)。由于吸收到的旌旗暗记经由两次一连的下变频,变换到较低频率,这些吸收机被称为超外差式吸收机。如图所示,旌旗暗记经由历程天线吸收,然后经由第1级RF滤波器滤波,该滤波器通常用于滤除无用旌旗暗记。随后,该滤波器输入经由历程一个LNA (低噪声镌汰年夜器)阻拦镌汰年夜,该镌汰年夜器通常具有异常低的噪声系数。

1.jpg

镌汰年夜旌旗暗记经由历程第2级RF滤波器再次阻拦滤波,该滤波器滤除限制混频器性能的无用旌旗暗记的同时还对频率规模加以限制。经由滤波后带宽受限的旌旗暗记被送入第一级混频器,在此经由历程与LO (本振)旌旗暗记混频,下变频至一次IF频率。凭证吸收机结构的不合,该IF旌旗暗记可以进一步下变频至更低的二次IF频率,然后送入基带阻拦解调剂理。

现在,我们泉源研究吸收链路中的混频器。由于影响吸收机敏敏度和年夜旌旗暗记性能的主要因素是混频器参数,应当对其阻拦仔细剖析。

混频器参数

混频器的噪声系数体现从输入至输入的SNR (信噪比)衰减,该比值通常用对数体现(dB),如式(1)所示:

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此外一个主要参数是变换增益(或变换消耗)。变换增益是断定混频器装备为有源架构或无源架构的主要凭证。无源混频器不网罗镌汰年夜旌旗暗记的元件,存在拔出消耗(称为变换消耗);而有源混频器网罗有源器件,能够供应变换增益。

可以接纳两种装备完成有源混频器:基于平衡(吉尔伯特单元)架构设计的集成混频器,或联络IF镌汰年夜级的无源混频器,供应增益而非消耗。由于集成混频用具有镌汰年夜才干,不须要特此外IF镌汰年夜级赔偿拔出消耗。

变换增益(或消耗)用对数体现,单元为dB,如式2所示,是频率的函数,界说在混频器的所有使命频率规模内。为了保证最好吸收性能,变换增益/消耗的变换应当在划定频率规模内尽能够小。

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由于无线基站通常使命在温度摇动的情形下,应当给出所有使命温度规模内变换增益/消耗的规格,而且请求变换量尽能够小。由于正常使命条件下,较小的温度变换规模对设计裕量的请求也较小,而设计裕量关于系兼顾划异常有用,是以,温度规模在设计中是异常主要的因素。

混频器在年夜旌旗暗记下的特点应用一个称为“1dB延伸点”(该目的也称为延伸点(IP1dB))的混频器参数和2阶、3阶交调截点(IP2和IP3)体现。凭证下式所示线性表达式,IP1dB延伸点用于意料混频器增益降低1dB时对应的输入功率:

f3.jpg

当两个频率简直类似的年夜旌旗暗记作用到混频器的输入时,混频器应当也能够或许或许转换微弱旌旗暗记。该性能通常用3阶交调截点(IP3)体现,该参数与噪声系数一起体现混频器的静态规模。IP3较年夜诠释混频器的线性度较高。混频器数据手册还应供应混频器的输入、输入交调截点,应用式(4),可以凭证IIP3(输入交调截点)盘算OIP3(输入交调截点),反之亦然:

f4.jpg

式中,OIP3是混频器的输入交调截点,IIP3是输入交调截点,G为变换消耗或增益。由此,关于无源混频器,混频器的变换消耗降低了OIP3。为了到达吸收机请求的全体噪声系数,应当在RF或IF增益级对拔出消耗阻拦赔偿(噪声系数是在设计吸收机时必须推敲的此外一参数)。

无源混频器与有源混频器

无源混频器的主要优势在于它们也能够或许用作上变频器。换句话说,其输入旌旗暗记可以转换到更高频率。上变频器通常用于发射链路,它将IF旌旗暗记变换到事实的发射频率。由于无源混频器既可用于发射链路,亦可用于吸收链路,只需订购一款器件或生涯一款器件的库存。

“直接下变频吸收机”将输入旌旗暗记直接下变频至基带,无需IF旌旗暗记。关于这类吸收机,混频器的数据手册应当划定此外一主要参数,即端口距离离度。该参数用于权衡LO旌旗暗记和混频器输入旌旗暗记之间的隔离度。假定端口距离离度缺乏,LO将与其自己旌旗暗记混频,从而在混频器输入发生一个直流掉落调,进而降低吸收机性能。

由于混频器对频率阻拦变换,它将发生新的频率重量(称为混频器杂散重量)。应当对杂散重量阻拦周全剖析,特殊是(2RF-2LO)、(3RF-3LO)和更高阶频谱重量,它们与IF频率相吻合,直接影响吸收机性能。这类情形通常在混频器数据手册中用2×2和3×3目的体现。

除这些参数外,还必须推敲集成度。将混频器内核与LO镌汰年夜器、非平衡变压器和LO开关集成在一起关于一些应用异常有益。

通用PCB吸收机布板前进设计无邪性

现在,针对不合频率规模接纳统一电路板结构可有用减轻开发使命的负荷。只需修改多数要害元件,便可将900MHz GSM吸收机系统设计用于1800MHz GSM系统。

引脚兼容的混频器系列产物异常合适接纳统一通用PCB结构支持多频段无线架构的应用。事实目的是开发一个电路结构用于多种尺度的无线基站,支持GSM、UMTS、WiMAX和LTE应用。

例如,吸收链路中,类似于MAX2029的无源混频器可以对吸收旌旗暗记阻拦下变频,而异常的混频器可以在发送链路对IF旌旗暗记阻拦上变频,将其转换到事实发射频率。图2所示电路中集成了所有外部元件:LO缓冲镌汰年夜器、非平衡变压器和LO开关。

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作为下变频器,MAX2029可供应36.5dBm的IIP3、27dBm的IP1dB、6.5dB的变换消耗和6.7dB的噪声系数。由于MAX2029的 SiGe处置赏罚赏罚工艺年夜年夜前进了器件性能,异常合适请求超高线性度和低噪声系数的基站应用。

2RF-2LO榨取(-10dBm RF输入旌旗暗记时72dBc)有助于降低中央频率相近谐波重量的滤波请求,从而简化滤波器设计,前进性价比。MAX2029扩年夜了815MHz至1000MHz的低端频率规模。作为引脚兼容的混频器系列(网罗MAX2039和MAX2041)产物的一员,MAX2029允许吸收机接纳统一PCB结构支持不合频率规模、不合通讯尺度的设计。

有源混频器既可接纳平衡式(吉尔伯特单元)设计,亦可接纳无源混频器与IF镌汰年夜器相组合的形式。例如,MAX9986即接纳了第二种装备。较低的噪声系数允许混频器之前接纳很低的RF增益,有助于刷新吸收机的线性度。此外一方面,假定为了降低勾通噪声系数而增年夜混频器前级的增益时,混频器必须具有足够高的线性度,以保证吸收机的所有线性度目的。

准确选择混频器

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参考文献:

  [1] MAX2029数据手册[D], Maxim
  [2] MAX2039数据手册[D], Maxim
  [3] MAX2041数据手册[D], Maxim
  [4] 无线设计指南[D], Maxim应用条记
  [5] 调治MAX2009/MAX2010 RF预掉落真器以优化系统性能[D], Maxim应用条记

作者:Stephanie Overhoff Maxim公司现场应用工程师   时间:2010-04-19
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