24 GHz至44 GHz寬帶集成上變頻器和下變頻器可提升微波無線電

每個上變頻器和下變頻器芯片都是高度集成的(見圖1)，由智商混頻器和片內(nèi)正交移相器組成。它可以配置為基帶智商模式(零中頻，智商頻率支持直流至6千兆赫)或中頻模式(真實(shí)中頻，中頻頻率支持800兆赫至6千兆赫)。帶有壓控衰減器(VVA)的驅(qū)動放大器集成在上變頻器的射頻輸出端，而帶有VVA的低噪聲放大器(LNA)和增益放大器則集成在下變頻器的射頻輸入端。兩個芯片的本振鏈路由一個集成的本振緩沖放大器、一個四倍頻器和一個可編程帶通濾波器組成。大多數(shù)可編程和校準(zhǔn)功能都是通過SPI接口控制的，這使得IC很容易通過軟件配置到出色的性能水平。

ADMV1013提供兩種頻率轉(zhuǎn)換模式。一種模式是從基帶I和Q直接上變頻到射頻頻段。在這個I/Q  模式下，基帶I和Q  差分輸入信號的范圍從直流到6 GHz，例如，由一對高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)產(chǎn)生的信號。智商輸入信號的共模電壓范圍為0 V至2.6v；因此，它們可以滿足大多數(shù)DAC的接口要求。當(dāng)所選數(shù)模轉(zhuǎn)換器的共模電壓在此范圍內(nèi)時，可以配置上變頻器的寄存器，使輸入共模電壓與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出共模電壓最佳匹配，從而簡化接口設(shè)計(jì)。另一個模式是復(fù)中頻輸入(例如，由正交數(shù)字上變頻設(shè)備產(chǎn)生的信號)，它在一側(cè)被上變頻到射頻頻帶。ADMV1013的獨(dú)特之處在于，它可以數(shù)字校正I/Q  模式下I和Q混頻器的DC失調(diào)誤差，從而改善射頻輸出的LO泄漏。校準(zhǔn)后，射頻輸出端的LO泄漏在最大增益下可低至-45 dBm。阻礙零中頻無線電設(shè)計(jì)的一個更困難的挑戰(zhàn)是I和Q之間的相位不平衡，這導(dǎo)致邊帶抑制能力差。零中頻的另一個挑戰(zhàn)是邊帶通常離微波載波太近，難以實(shí)現(xiàn)濾波。ADMV1013解決了這個問題，允許用戶通過記錄器調(diào)諧數(shù)字校正I和q相位不平衡。正常工作時，上變頻器表現(xiàn)出26 dBc的未校準(zhǔn)邊帶抑制。使用片內(nèi)寄存器后，校準(zhǔn)后邊帶抑制可提高至約36 dBc。這兩種校準(zhǔn)特性都是通過SPI實(shí)現(xiàn)的，不需要額外的電路。在I/Q  模式下，通過調(diào)整基帶I、Q  DAC的相位平衡，可以進(jìn)一步提高邊帶抑制。這些性能增強(qiáng)功能有助于最大限度地減少外部濾波，同時提高微波頻率下的無線電性能。

采用集成LO緩沖器，這部分所需的驅(qū)動力僅為0 dBm。因此，可以使用集成壓控振蕩器(VCO)的頻率合成器(如ADF4372或ADF5610)直接驅(qū)動器件，從而進(jìn)一步減少外部元件的數(shù)量。片內(nèi)四倍頻器將本振頻率提升至所需載波頻率，然后通過可編程帶通濾波器濾除不想要的倍頻器諧波，該濾波器位于混頻器正交相位生成模塊之前。這種布局大大降低了進(jìn)入混頻器的雜散頻率，并允許該器件與外部低成本、低頻率頻率合成器/VCO配合使用。調(diào)制后的射頻輸出由一對放大級放大，放大級之間有一個VVA。增益控制模塊為用戶提供35 dB的調(diào)節(jié)范圍，最大級聯(lián)轉(zhuǎn)換增益為23 dB。ADMV1013采用40引腳襯底柵格陣列封裝(見圖2)。這些特性相結(jié)合，提供了出色的性能、最大的靈活性和易用性，同時最大限度地減少了所需的外部組件數(shù)量。因此，可以實(shí)現(xiàn)小型蜂窩基站等小型微波平臺。

ADMV1014在其LO路徑中也有一些類似的組件，如LO緩沖器、四倍頻器、可編程帶通濾波器和正交移相器。然而，作為一個下變頻器件(見圖1b的框圖)，ADMV1014的射頻前端安裝了一個LNA，其后是一個VVA和一個放大器。19分貝的連續(xù)增益調(diào)整范圍由施加到VCTRL引腳的直流電壓控制。用戶可以選擇使用ADMV1014作為I/Q  模式下從微波到基帶DC的直接解調(diào)器。在這種情況下模式，解調(diào)的輸入和輸出信號在各自的輸入和輸出差分輸出端被放大。它們的增益和直流共模電壓可以通過SPI由寄存器設(shè)置，因此差分信號可以直流耦合到例如一對基帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)?；蛘?，ADMV1014可用作單端復(fù)合中頻端口的鏡像抑制下變頻器。在任何情況下模式，I和Q之間的相位和幅度不平衡都可以通過SPI來校正，下變頻器解調(diào)到基帶或中頻時，鏡像抑制性能可以得到改善。一般來說，在24 GHz至42 GHz的頻率范圍內(nèi)，下變頻器可以提供5.5分貝的總級聯(lián)噪聲系數(shù)和17分貝的最大轉(zhuǎn)換增益。當(dāng)工作頻率接近基帶邊緣(高達(dá)44千兆赫)時，級聯(lián)NF仍然保持6 dB的穩(wěn)定。