无源收发混频器IC中的宽带LO噪声

基站混频器IC的宽带噪声参数L

接收器：

在高线性度无源混频器IC中，输入信号电平变化时，本振缓冲放大器用来为混频器核提供恒定的高电平驱动。这些缓冲器输出较高电平的信号，直接驱动混频器核，以获得高线性度(IP3)。无源混频器IC中的本振缓冲器会降低滤波后的宽带信噪比(低电平输入)。滤波后的宽带噪声底可以达到-174dBm/Hz。对于0dBm信号，IC LO端口的宽带信噪比为174dBc。实际IC本振的大信号缓冲器不可能把该比率降到155dBc/Hz以下，达到系统要求的指标。这些缓冲器集成在芯片内部，非50Ω系统，用户不可能接触到内部LO缓冲器的输出端，但可以测出这些缓冲放大器信噪比的下降程度。利用阻塞信号，测量匹配在50Ω的IF端口噪声输出，可以确定接收混频器信噪比的下降程度。式4中，特征参数L的单位为dBc/Hz，演算方法请参考[4]中有关噪声测量的说明。

图5所示曲线是无源下变频混频器(MAX9994)在PCS/DCS/UMTS频段的RF-IF SNR衰减状况，可以看出SNR衰减量是阻塞电平的函数。图5是式4的图形表示，它是本振噪声L的函数，单位为dBc/Hz。图中给出了四个不同区域的噪声。RF阻塞电平较低时，SNR衰减基本由热噪声F产生。通常，混频器的“噪声系数”就是热噪声。当阻塞电平增加时，区域2的热噪声和相互混频噪声对SNR的影响相同。区域3是特征曲线的直线部分，这时，SNR衰减基本取决于本振噪声。基站接收混频器设计用来处理区域3的阻塞电平。图中数据表明仿真结果和式3、4给出的设计模型相吻合。在区域4中，测量数据和特征曲线之间的偏差比较明显。这是因为简单模型中没有考虑压缩效应。

图5：MAX9994 HDR混频器IC的噪声特征曲线，为RF电平的函数。图中重点表现了曲线不同区域和影响因素。在曲线的直线部分接收混频器设计用于处理阻塞电平。

MAX9994下变频无源混频器与IF放大器串联。这款下变频混频器的标称增益为8.5dB, NF = 9.5dB, P1-dB = 13-dBm，消耗220mA的直流电流。标称输入截取点(IP3)为26dBm至27dBm。利用文献[4]中的测试装置可以测量阻塞状态下的SNR衰减。阻塞电平为5dBm时，SNRin/SNRout是19-dB，通过在阻塞状态下测量下变频器的输出噪声底得到。该点正好位于图6曲线的L = -160dBc/Hz处。 因为缓冲器-放大器噪声是导致SNR衰减的主要因素，热噪声在一次逼近时可以忽略，所以该区域可以很好地表现LO噪声(L)特性。从SNR衰减19dB可以反过来检验LO噪声。根据输入噪声，Ni = -174 + 19 = -155dBm/Hz。因为阻塞电平为5dBm (Si)，信噪比衰减，L = -160dBc/Hz。