Высоколинейный смеситель для надежных УКВ приемников

Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2015

Andy Mo, Linear Technology

Design Note 515

Введение

Все большее число приложений осваивает частотный диапазон УКВ от 30 МГц до 300 МГц. Теле- и радиовещание, навигационное управление и любительское радио – это лишь несколько частных примеров. Современные разработки ВЧ компонентов ориентированы на гораздо более высокие частоты, используемые в системах передачи речи и данных. Значительный прогресс в схемотехнике и производственных процессах формирует повышенные требования к характеристикам радиосистем следующего поколения. Применение этих методов в более низкочастотных конструкциях может значительно улучшить их характеристики.

LTC5567 – это широкополосный смеситель, разработанный и оптимизированный для полосы частот от 300 МГц до 4 ГГц. Компактность решений, основанных на микросхеме LTC5567, обеспечивается интегрированными согласующими трансформаторами на входах ВЧ (RF) и гетеродина (LO). Отличную линейность LTC5567 характеризует входная точка пересечения интермодуляции третьего порядка (IIP3), находящаяся на уровне 30 дБм. Снижение рабочих частот требует принятия мер для сохранения линейности встроенных трансформаторов, а также коэффициента преобразования. При столь высокой линейности следует начинать с такой модификации схемы смесителя, которая позволила бы обеспечить высокие параметры и в более низком диапазоне УКВ частот. Достигнутые значения параметров подтверждены результатами тестирования схемы.

Схема согласующих цепей

На Рисунке 1 показана схема смесителя с цепями согласования импедансов.

Рисунок 1.	Схема смесителя диапазона УКВ.

В Таблице 1 даны номиналы элементов цепей, расширяющих область согласования входного порта от 300 МГц вниз до 150 МГц.

Таблица 1.	Номиналы элементов цепей согласования импедансов для диапазона УКВ.
Согласование Вход ВЧ L3 C4 Вход гетеродина L4 C6 A 150 МГц 8.2 нГн 56 пФ 200 МГц 3.9 нГн 47 пФ B 200 МГц 6.8 нГн 39 пФ 250 МГц 2.7 нГн 33 пФ C 250 МГц 3.9 нГн 27 пФ 300 МГц 1.5 нГн 27 пФ

На Рисунке 2 изображены зависимости коэффициента передачи преобразователя и IIP3 от частоты входного сигнала. Как видно, линейность смесителя начинает улучшаться по мере приближения входной частоты к 150 МГц. Частотные зависимости возвратных потерь для входов RF, LO и выхода показаны на Рисунках 3, 4 и 5, соответственно. Как можно видеть, ухудшения рабочих характеристик по сравнению с их значениями на более высоких частотах не произошло. Это означает, что при использовании схемы в радиоустройствах высокие значения IIP3 и коэффициента преобразования обеспечат максимальный динамический диапазон.

Рисунок 2.	Результаты измерений IIP3 и коэффициента передачи преобразователя.	Рисунок 3.	Зависимость возвратных потерь от частоты для входа RF.
Рисунок 4.	Зависимость возвратных потерь от частоты для входа LO.	Рисунок 5.	Зависимость возвратных потерь от частоты для выхода промежуточной частоты.

А более высокий динамический диапазон, в свою очередь, минимизирует помехи от соседнего канала. В принципе, при сниженном коэффициенте преобразования возможна работа и на частотах входного сигнала ниже 150 МГц, однако делать это не рекомендуется из-за увеличения потерь во входных трансформаторах.

Заключение

LTC5567 обеспечивает великолепную линейность для входных сигналов диапазонов УКВ и УВЧ. Высокие значения IIP3 и точки децибельной компрессии P1dB (Таблица 2) делают микросхему идеальным компонентом для высококачественных радиоустройств, работающих в широком диапазоне частот.

Таблица 2.	P1dB и проникновение сигнала гетеродина в канал промежуточной частоты (ПЧ) в зависимостиот входной частоты. Выходная частота равна 50 МГц, инжекция гетеродина выше рабочей частоты.
Частота сигнала на входе RF (МГц) P1dB (дБм) Проникновение сигнала гетеродина в канал ПЧ (дБм) 150 12.29 –35 160 12.9 –42 170 12.9 –42 180 12.75 –42 190 12.70 –41.2 200 11.61 –43 210 12.48 –43 220 12.7 –44 230 11.7 –44 240 11.08 –44 250 12.89 –44

Материалы по теме

1. Datasheet Linear Technology LTC5567