具有0 dBm LO驅(qū)動(dòng)的寬帶3 GHz至20 GHz高性能集成混頻器

時(shí)間：2020-07-10 15:36:12

關(guān)鍵字： adi 混頻器 lo驅(qū)動(dòng)

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]本文介紹僅需0 dBm LO驅(qū)動(dòng)的寬帶3 GHz至20 GHz SiGe無源混頻器。

摘要

本文介紹僅需0 dBm LO驅(qū)動(dòng)的寬帶3 GHz至20 GHz SiGe無源混頻器。新巴倫結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)寬RF帶寬的關(guān)鍵創(chuàng)新。針對(duì)IF頻段應(yīng)用也采用相同的巴倫拓?fù)?，支?00 MHz至9 GHz的寬IF。該高性能雙平衡混頻器可用于上變頻或下變頻。該混頻器采用2 mm × 3 mm、12引腳小型QFN封裝，提供23 dBm IIP3和14 dBm P1dB。采用3.3 V電源供電時(shí)，混頻器功耗為132 mA。

簡介

寬帶混頻器廣泛應(yīng)用于多功能無線收發(fā)器、微波收發(fā)器、微波回程、雷達(dá)和測(cè)試設(shè)備。寬帶混頻器使得在具有各種無線電參數(shù)的動(dòng)態(tài)可編程性的無線電架構(gòu)中使用單個(gè)混頻器成為可能。

已經(jīng)證明，CMOS和BiCMOS等先進(jìn)硅技術(shù)能夠在相對(duì)窄帶應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高性能混頻器。因此寬帶混頻器最期待的實(shí)現(xiàn)方式是使用集總元件或其他兼容IC制造技術(shù)和幾何形狀的結(jié)構(gòu)制成。平衡混頻器是首選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因?yàn)榕c非平衡混頻器相比，它們?cè)诰€性、噪聲系數(shù)和端口到端口隔離方面具有更好的整體性能。巴倫是單平衡混頻器和雙平衡混頻器中用于在平衡和非平衡配置之間轉(zhuǎn)換RF、LO和IF信號(hào)的關(guān)鍵組件。能夠在標(biāo)準(zhǔn)IC鑄造工藝中集成巴倫至關(guān)重要，這樣才能生產(chǎn)出寬帶集成混頻器。

本文介紹一種可以在硅、GaAs或任何其他集成過程中輕松實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新巴倫結(jié)構(gòu)。這種巴倫拓?fù)涞膸挶葌鹘y(tǒng)巴倫結(jié)構(gòu)更寬。在0.18 μm SiGe BiCMOS工藝中，使用寬帶巴倫設(shè)計(jì)一款3 GHz至20 GHz高性能混頻器。

寬帶巴倫

混頻器最重要的性能參數(shù)包括轉(zhuǎn)換增益、線性度、噪聲系數(shù)和工作帶寬。集成混頻器中使用的巴倫對(duì)所有這些混頻器的性能都有重大影響。集成巴倫的關(guān)鍵性能包括工作頻率范圍、插入損耗、幅度/相位平衡、共模抑制比(CMRR)和物理尺寸。

集成電路應(yīng)用中的兩種常見巴倫結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)平面變壓器巴倫1,2和Marchand巴倫。3,4這兩種巴倫在窄帶應(yīng)用中都有良好的性能。平面變壓器巴倫由兩個(gè)緊密耦合的變壓器組成。電感的自感和諧振頻率是帶寬的兩個(gè)主要限制因素。自感限制低頻端的帶寬，非平衡和平衡終端的寄生電容和不對(duì)稱終端限制高頻端的帶寬。Marchand巴倫由四條四分之一波長傳輸線組成，通常需要在芯片上占用大量空間。在集成電路中利用交錯(cuò)變壓器布局，演示了微型Marchand巴倫。每條線段的電氣長度要求限制了Marchand巴倫的帶寬。當(dāng)電氣長度偏離所需的四分之一波長時(shí)，振幅和相位平衡就會(huì)降低。通常，設(shè)計(jì)良好的變壓器巴倫或Marchand巴倫可以覆蓋3×至4×最大-最小頻率比的頻率范圍，且性能合理。

眾所周知，Ruthroff巴倫具有非常寬的帶寬5,6,7，許多分立元件產(chǎn)品都是基于Ruthroff結(jié)構(gòu)開發(fā)。但是，還沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)微波集成電路應(yīng)用類似結(jié)構(gòu)。