無源下變頻混頻器與有源混頻器的比較

無源下變頻混頻器LTC554x系列涵蓋600MHz至4GHz的頻率范圍，以高線性度提供高變頻增益和低噪聲指數(shù)（NF）。這些混頻器面向無線基礎設施接收器，這類接收器需要高增益混頻器，以克服當今高靈敏度IF SAW濾波器的高插入損耗問題。盡管傳統(tǒng)無源混頻器一般具7dB的變頻損耗，但是新的LTC554x混頻器有集成的IF放大器，如圖1所示，可產(chǎn)生8dB的總變頻增益。這允許IF濾波器有15dB的額外損耗，同時仍然能使接收器滿足靈敏度和無寄生動態(tài)范圍要求。

　　圖1：在一個接收器應用中的LTC554x無源混頻器

　　有源混頻器與無源混頻器的比較

　　大多數(shù)集成電路混頻器都基于有源或電流轉(zhuǎn)向拓撲。凌力爾特公司擁有種類繁多的有源混頻器產(chǎn)品，如LT5527和LT5557，而且這些有源混頻器得到了廣泛采用，因為它們易于使用，且功耗很低。然而，這些有源混頻器2dB至3dB的變頻增益不夠高，不能滿足有些無線基礎設施設計的要求。此外，在線性度可比情況下，有源混頻器的噪聲指數(shù)一般比無源混頻器高。LTC554x混頻器系列運用無源混頻器內(nèi)核，以高線性度實現(xiàn)最低的噪聲指數(shù)。表1比較了LTC5541無源混頻器與LT5557有源混頻器的性能。如表中所示，無源混頻器的增益約高 5dB、噪聲指數(shù)約低2dB、IIP3高1.7dB。不過LT5557的DC功耗則低得多。

　　表1：在1.95GHz時有源混頻器和無源混頻器的比較

　　大信號噪聲指數(shù)

　　另一個重要的混頻器性能參數(shù)是大信號噪聲指數(shù)。和在放大器中一樣，混頻器的NF是輸入S/N與輸出S/N之比。當采用高電平RF信號進行驅(qū)動時，所有混頻器的NF都將有所增加。在接收器應用中，這種現(xiàn)象也被稱為“受阻塞條件下的噪聲指數(shù)”，這里，“阻塞”信號是一個相鄰通道中的高幅度信號。由于混頻器的輸出噪聲層與RF輸入幅度和LO通路噪聲的乘積 （ARF·NLO） 成比例，因而導致噪聲指數(shù)增加。

　　在許多場合中接收器需要在存在強大阻塞信號源的情況下檢測一個微弱的信號。如果阻塞信號使噪聲層充分地上升，那么所需要的弱信號就有可能淹沒在噪聲中。圖2顯示了LTC5540的噪聲指數(shù)相對于RF輸入功率的變化。噪聲指數(shù)在低輸入值時接近小信號值，但是當RF信號功率上升時，ARF x NLO的貢獻就變得顯著了，而且噪聲指數(shù)增大了。在+5dBm 的高RF輸入值和0dBm的標稱LO功率時，噪聲指數(shù)僅比小信號值提高6dB，達到16.2dB。該圖中也很明顯的是，大信號噪聲隨著LO功率值的提高而改進，因此如果需要，甚至可以實現(xiàn)更高的性能。

　　圖2：LTC5540的噪聲指數(shù)隨RF阻塞信號值的變化

盡管噪聲指數(shù)升高的問題無法徹底消除，但是通過仔細的設計，性能可以得到改進。LTC554x系列中的所有器件都具有卓越的大信號噪聲指數(shù)，如表2所示。