Linear Technology har utvecklat en 8 GHz bredbandig blandarkrets för uppomvandling. James Wong, produktansvarig marknadschef för högfrekvensprodukter vid Linear Technology Corp, nu en del av Analog Devices Inc, beskriver här denna krets som uppges ha mycket hög linjäritet och isolation.

Den 3-8 GHz bredbandiga blandarkretsen från Linear Technology är optimerad för tillämpningar där man blandar upp i frekvens. LTC5576 består av en aktiv dubbelbalanserad mixerkärna, byggd i en avancerad SiGe BiCMOS-process. Bland fördelarna märks låg omvandlingsförlust på endast 2 dB vid 8 GHz, utmärkt port-till-port RF-isolation och mycket goda OIP3-prestanda på +25 dBm.

Blandarkretsen har en integrerad LO -(lokaloscillator)-buffert för att undvika externa LO-förstärkningskretsar och en inbyggd bredbandig transformator på RF-utgången som gör att mixerkretsen kan fungera över ett mycket brett frekvensområde från 3 GHz till 8 GHz. Dessutom har kretsen ett brusgolv på –154 dBm/Hz, vilket möjliggör ett stort dynamiskt område.

Ökade mikrovågsmixerprestanda
Jämfört med traditionella mikrovågsmixerkretsar erbjuder LTC5576 flera markanta förbättringar. Flertalet passiva mikrovågsmixerkretsar utnyttjar GaAs mikrovågs-FET eller topologier av diodbryggor, som normalt har 7 dB till 9 dB omvandlingsförlust. Därmed behövs oftast en extern, höglinjär mikrovågsförstärkare för att öka signalnivån till en utnivå som lämpar sig för sändartillämpningar, vilket kräver ytterligare kretsar.

LTC5576 uppvisar kraftigt förbättrade prestanda med med sin omvandlingsförlust på bara 2 dB vid 8 GHz. Prestanda är ännu bättre vid 5,8 GHz eller därunder, med bara 0,6 dB förlust. Så den nya blandarkretsen ger i sig kraftigare utsignaler, vilket minskar behovet av extra förstärkning. Tack vare att färre externa förstärkare krävs, efter blandarsteget, förbättras det sammanlagda sändarbruset förbättras.

Ett annat område som förbättras med LTC5576 är LO-ingången. Passiva blandare kräver normalt en ganska hög drivnivå: från +10 dBm till så mycket som +17 dBm. Så om blandaren drivs från en PLL/synteskrets med relativt låg effekt kommer det att behövas ett kraftfullt förstärkningssteg för att öka nivån tillräckligt.

Med kraftfulla RF- och mikrovågsförstärkare måste man vara extra försiktig på grund av för isolation mot tillbakakopplad effekt (reverse isolation). I så fall kan för mycket LO-effekt läcka tillbaka till VCO-kretsen, vilket kan leda till märkbar ”pulling” av VCO-frekvensen. För att förhindra detta är det ofta nödvändigt att ha två steg av LO-buffertar för att ge tillräcklig isolation. Eftersom LTC5576 bara kräver 0 dBm LO-drivning till den inbyggda bufferten blockeras tillbakakopplat läckage och även framåtriktat läckage till RF-utgången undertrycks. Det minskar behovet av filtrering av utgående RF för att hjälpa till att tillgodose kraven på emission utanför bandet.

LO-drivningen till LTC5576 kräver inte snäva toleranser. Effektnivån är mycket mer förlåtande jämfört med passiva mixerkretsar. Det leder till att bra IP3 kan åstadkommas över många olika nivåer av LO-effekt.

Det kan vara svårt att styra LO-läckaget
En kraftig LO-signal på kretskortet kan ge upphov till icke önskvärd strålning av eller koppling till andra känsliga delar av systemet. Omfattande RF-skärmning kan behövas för att omgärda den kraftiga kretsen för att hindra strålningen. Med en lägre LO-effekt minskar, eller helt utesluts, behovet av extern RF-skärmning. Detta kan leda till kostnadsbesparingar.

Verklig bredbandsfunktion
Flertalet passiva mixerkretsar har ett begränsat arbetsfrekvensområde. Normalt stöds 2 GHz till 3 GHz. Med en utvald baluntransformator på basbandet (såsom visas i figuren ovan) är LTC5576s ingång kontinuerligt 50 Ω matchad från 30 MHz till 3 GHz. Med hjälp av en 6 GHz balun är det möjligt att nå så hög arbetsfrekvens som 6 GHz. På den utgående RF-poren har kretsen en inbyggd baluntransformator för att ge ett obalanserat gränssnitt. Med rätt impedanspassning kan RF-utgången arbeta från 3 GHz till 8 GHz. I kretsen som visas i figur 1 är utgången 50 Ω matchad från 4,5 GHz till 8 GHz. Den ingående LO-porten är också obalanserad och 50 Ω matchad från 100 MHz till 8 GHz.

Ökade prestanda och färre yttre kretsar
Sammanfattningsvis ger LTC5576s kombination av låg omvandlingsförlust, brett frekvensområde, högt OIP3 och lågt LO-läckage mycket goda sändarprestanda för en rad olika tillämpningar inom mikrovågsradio, trådlös kommunikation, radar- och flygelektronik samt testinstrument. Tack vare dess topologi kan yttre kretsar minimeras. Kapseln, en 4 × 4 mm QFN i plast, möjliggör den en kompakt lösning. Blandarkretsen kan drivas från en enda 3,3 V eller 5 V källa, med 99 mA matningsström. Kretsen klarar arbetstemperaturer från –40°C till 105°C.

Prestanda i sammandrag:
* 3 GHz – 8 GHz bredbandig blandarkrets för uppomvandling
* 25 dBm OIP3 vid 8 GHz
* Bara 2 dB omvandlingsförlust vid 8 GHz
*  0 dBm LO-drivning
* –28 dBm LO-till-RF-läckage
* –154 dBm/Hz utgående brusgolv

Filed under: Mikrovag, Utländsk Teknik