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LT5527型RF混频器及其在3G无线基站接收器中的应用
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1 引言
凌特公司（Linear Technology)推出的LT5527型高线性度有源下变频RF混频器能大幅降低3G蜂窝基站的成本并简化其设计。LT5527 RF混频器具有3．7 GHz的最高工作频率。在1．9 GHz时，LT5527具有23．5 dBm的IP3(输入3阶截取)线性度、2．3dB转换增益和12．5 dB噪声指标，符合3G蜂窝基站和其他高性能无线基站接收器的动态范围要求。LT5527的本机振荡器(LO)和RF输入以单端方式工作，具有内置50Ω阻抗，只需很少外部匹配器件，可降低基站成本和缩短设计时间。此外．LT5527内包含1个低噪声LO缓冲器，允许工作于-3 dBm LO驱动功率，解决了RF隔离难题，无需外部滤波电路。
LT5527工作于400 MHz-3．7 GHz的宽频率范围，该范围覆盖850 MHz蜂窝频带、1．9 GHz-2．1GHz W-CDMA及UMTS频带。也覆盖了工作于450MHz、2．4 GHz和3．5 GHz频带的其他高性能无线设备。LT5527在RF和LO输入端都有片上RF变压器。这些变压器方便了50Ω阻抗匹配，并使输入能以单端方式工作。
2 LT5527的主要特性及引脚功能
2．1 LT5527的主要特性
LT5527采用单5 V工作电源。典型工作电流为78 mA。它可用EN引脚关断。关断时，最高消耗100μA静态电流。LT5527采用16引脚4 mmx4mm QFN封装。LT5527的主要特性如下：
50Ω单端式的RF和LO：
高输入IP3：0．9 GHz时的输入IP3为+24．5dBm，1．9 GHz时的输入IP3为+23．5 dBm：
0．9 GHz时的转换增益为3．2 dB，1．9 GHz时的转换增益为2．3 dB；
低噪声：0．9 GHz时的噪声指标为11．6 dB。1．9 GHz时的噪声指标为12．5 dB；
高LO-RF及LO-IF隔离；
LO至RF泄漏为-44 dBm；
工作电压范围为4．5 V～5．25 V。
2．2 LT5527的引脚功能
LT5527由高线性双平衡混频器、RF缓冲放大器、高速限幅LO缓冲器及偏置／使能电路构成，RF和LO输入以单端方式工作，IF输出是差分输出，低端LO和高端LO注入均可用。LT5527的外引脚排列如图1所示，内部结构如图2所示，各引脚的功能如下所述。
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NC（1，2，4，8，13，14，16）：这些引脚内部不连接，与电路板的地相接，以改善LO至RF及LO至IF之间的隔离。
RF(3)：RF信号输入端，该引脚内部与RF输入变压器的初级相连。若RF信号源不被DC阻隔．则需串联一耦合电容器。在1．7 GHz-3 GHz之间。RF输入由内部匹配。400 MHz，3 700 MHz都需外部匹配。
EN(5)：使能端，当输入使能电压超过3 V时，混频器电路通过6、7、10和11启动。当输入电压低于0．3 V时，所有的电路都不工作。EN=5 V时的典型输入电流为50 mA，EN=0 V时，电流为0μA。即使在启动时，EN端的电压也不应超过Vcc0.3V。
Vcc2(6)：偏置电路的电源输入端，电流消耗为2．8 mA。该端外部接至Vcc1端，并接1 000 pF及1μF的耦合电容器。
Vcc1(7)：LO缓冲器的电源端，电流消耗为23．2mA。该端外部接至Vcc2端，并接1 000pF及1μF的耦合电容器。
GND(9，12)：地端，该端和底板地相连以增强隔离度，也是电路板上的RF地。
IF-，IF+(10，11)：IF信号差分输出，需进行阻抗变换以实现输出匹配。这些端子通过阻抗匹配电感器、RF扼流圈或变压器中心抽头与Vcc相连。
LO(15)：本地振荡器的单端输入，该端内部与LO变压器的初级相连。在1．2 GHz～5 GHz之间，LO输入可内部匹配。在380 MHz以下工作时需简单的外部匹配。
Exposed Pad(17)：整个电路地的返回端，必须焊接至印刷电路板的接地面。
3 LT5527的应用电路设计
图3示出由混合变压器构成的IF匹配电路。以达到最低LO-IF泄漏和最宽的IF带宽。图4示出由1个离散的IF不平衡变压器代替IF变压器的电路，以降低成本和缩小尺寸。尽管离散的IF不平衡变压器也有较理想的噪声系数、线性度及较高的转换增益，但是LO-IF泄漏降低，IF的带宽减小。
RF输入端由1个集成变压器和一个高线性差分放大器组成，变压器的初级与RF输入端(引脚3)和地连接。变压器的次级内部与差分放大器输入端连接。 变压器初级的一端内部和地连接，如果RF源有DC电压，则在其输入端接入耦合电容器。在1．7GHz-3 GHz之间，RF输入可由内部匹配，在这个频率范围不需要外部匹配。频带边沿输入回波损耗的典型值为10 dB。 在低频带边沿的输入匹配电路中，串联的最佳电容器的值是2．7 pF(引脚3)，以改善1．7 GHz的回波损耗(>20 dB)；同样，为改善2．7 GHz的回波损耗(>30dB)，其匹配串联的最佳电感器感值是1．5 nH。同时，串联1．5nH／2．7 pF匹配网络使频带的边沿更理想，并将RF的输入带宽扩大至1．1 GHz～3．3 GHz。 在400 MHz低频处或3．7 GHz处，RF输入匹配网络在原有基础上增加并联电容器C5，如果450MHz下的输入匹配电容器C5的容值为12 pF，在评估板的50 Ω输入传输线上，位于距离引脚34．5 mm的位置；900 MHz下的输入匹配电容C5=3．9 pF，位于距离引脚31．3 mm的位置；3．5 GHz下的输入匹配电容器C5=0．5 pF。位于距离引脚34．5mm的位置。这种串联传输线／并联电容器匹配拓扑使得LT5527可用于倍频标准，而不需要修正电路板的设计。串联传输线可用串联的片式电感器代替，以使布局更简单。 RF输入阻抗和S11与频率的关系(没有外部匹配)列于表1。S11数据用于微波电路模拟设计自定义匹配网络。模拟和RF输入滤波器的接口连接。 3．2 LO输入端的设计 频率大于1．2 GHz时，尽管放大器提供的功率有几个dB．但最佳LO驱动功率只有-3 dBm(LO输入功率变化，混频器性能不变)；在频率低于1．2GHz的情况下，尽管-3 dBm的LO驱动功率仍然提供高转化增益和线性。但是为了得到最佳噪声，LO驱动功率为0 dBm。自定义匹配网络的阻抗数据见表2，并参考LO端没有匹配时的情况。
3．3IF输出端的设计
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