混頻器模塊的選擇
出處:xebox 發(fā)布于:2008-12-10 11:50:32
在通信電路中,混頻就是變頻,即頻率的變換。變頻是將載頻為五的已調波變換為載頻為五的已調波。這種變換應該保留原載頻已調波的調制方式不變,攜帶的信息也不變,而且不失真?;祛l是通信電路中極為重要的組成部分。
混頻器的電路模型如圖1所示,帶通濾波器用來提取有用的頻率分量,濾去不需要的無用頻率分量。

圖1 混頻器電路模型
混頻器電路主要有以下技術指標:
(1)變頻增益Gc
射頻輸入功率電平與混頻器中頻輸出功率電平之比稱為變頻增益Gc,即:

?。?)三階互調阻斷點
三階互調阻斷點又稱為三階截點或三階交點,它是表征混頻器線性性能的指標。三階截點對應的射頻輸入功率是混頻器的非線性失真使接收機無法正常接收時的射頻輸入功率,工程中用IP3(dBm)表示。IP3越大,表明混頻器的線性運行范圍越寬。目前大多數公司生產的集成混頻器件都標明了IP3值。
?。?)噪聲系數
混頻器的噪聲系數NF可以用輸入、輸出信號功率和噪聲功率的比值的對數來定義。

?。?)隔離度
隔離度是表征混頻器內部電路平衡度的一個指標,即表示混頻器各端口之間泄漏和竄透的大小。理論上混頻器各端口之間應該是嚴格隔離的。但由于實際應用中混頻器內部電路的不對稱性、平衡性稍有差別,就會在各個端口之間竄透,可能就會通過天線將本振功率發(fā)送出去,干擾臨近電臺。
(5)變頻壓縮點
變頻壓縮點用來表示混頻器的非線性失真程度。在射頻輸入電平遠小于本振電平時,混頻器處于線性運行狀態(tài)下。此時,中頻輸出隨輸入射頻電平的增長而線性地增加。但是,當射頻輸入電平增加到與本振電平相差不到10dB時,中頻輸出隨射頻輸入增加的速度變慢,混頻器開始進入飽和狀態(tài),如圖2所示。

圖2 變頻壓縮點(1dB)
從圖中可知,變頻壓縮點是中頻輸出功率電平偏離(低于)線性變換功率值1dB處的交點。顯然,變頻壓縮點間接地表示了混頻器的非線性失真程度。對于LNA,也可以用這個1dB壓縮點來表示線性放大范圍。
根據上述性能指標以及系統(tǒng)的工作頻率要求,選用MOTOROLA公司生產的雙平衡有源混頻器MRFIC2002。MRFIC2002是為工作在800~1000MHz頻率范圍內的發(fā)射機而設計的,適用于GSM以及ISM頻帶發(fā)射機,性能價格比優(yōu)良,低功耗模式控制使用的恢復和接通時間,能夠實現電路消耗。
MRFIC2002的變換增益Gc=10dB(典型值),電源電流消耗為5.5mA(典型值),低功耗模式電源電流消耗為2.0μA(值),本機振蕩器與射頻隔離為25dB(典型值),射頻輸出通道無匹配要求,所有端口都是單端形式。MRFIC2002引腳封裝形式如圖3所示,各引腳功能見表1。MRFIC2002的典型應用電路如圖4所示。

圖3 MRFIC2002的引腳封裝形式及內部結構
表1MRFIC2002的引腳功能

MRFIC2002的設計應用應該注意以下情況。
(1)本地振蕩器和中頻通道需要外部匹配。把本地振蕩器通道匹配到50Ω可以有幾種方法。這里推薦一種方法,即把串連在輸入端的電感器盡可能地靠近集成電路。這個電感器的電感值非常小(約8~12nH,取決于本機振蕩器的振蕩頻率),它被設計印制在電路板上。本地振蕩器輸入端隔離直流是必要的,但不應該把隔直元件放在電感和集成電路之間,否則會妨礙電感器靠近集成電路,不能提供良好的匹配。
?。?)中頻輸入阻抗匹配
在中頻輸入通道串連電感器前邊的旁路電容可以提供大約50Ω的阻抗變換,如圖4中的并聯電容C2。中頻通道輸入隔離直流也是必要的,隔直元件可以安排在匹配網絡的任何一側。

圖4 MRFIC2002的應用電路
?。?)射頻輸入阻抗匹配
射頻通道與小的感抗串聯,約有50Ω的阻抗,由此導致8~11dB的回損。但是,一個盡可能靠近集成電路的串連5.6μF電容器大約提供15dB的回損。這個串連電容器也可以作為所需要的隔直元件。
?。?)電源去耦
電源去耦必須在盡可能靠近集成電路的地方進行。推薦采用100pF的電容器作為去耦元件。為防止射頻和本機振蕩信號進入電源電路,推薦附加一個1000pF的電容。
?。?)使能控制
在各種TTD/TDMA系統(tǒng)中,為了使電源電流,提供了啟動/禁止MRFIC工作的兩種方式:其一是使TTL/CMOS兼容;其二是由斜坡電壓觸發(fā),如同在MRFIC2002中的方法一樣,如果斜坡電壓不適用,那么就必須采用種方法。因為在防護期間和待機狀態(tài)下MRFIC2002保持關閉,所以后一種方法比較合乎需要。對于應用斜坡電路的系統(tǒng),同在MRFIC2004中提供的斜坡電壓一樣,可以通過把斜坡電壓加到Vramp端,對電路進行啟動/禁止工作控制。這個端子在0.6~1.0V之間觸發(fā)集成電路的電壓。這個使能端必須接到高電平或者接到接收機使能控制線的相反電平RXEN。對于不使用斜坡電壓的系統(tǒng),Vramp可以處于開路狀態(tài),并通過它的TTL/CMOS兼容使能端對MRFIC2002進行啟動/禁止工作控制。這個觸發(fā)電壓在1.0~2.0V之間。
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