24 GHz至44 GHz宽带集成上变频器和下变频器可提升微波无线电

每个上变频器和下变频器芯片都是高度集成的(见图1)，由智商混频器和片内正交移相器组成。它可以配置为基带智商模式(零中频，智商频率支持直流至6千兆赫)或中频模式(真实中频，中频频率支持800兆赫至6千兆赫)。带有压控衰减器(VVA)的驱动放大器集成在上变频器的射频输出端，而带有VVA的低噪声放大器(LNA)和增益放大器则集成在下变频器的射频输入端。两个芯片的本振链路由一个集成的本振缓冲放大器、一个四倍频器和一个可编程带通滤波器组成。大多数可编程和校准功能都是通过SPI接口控制的，这使得IC很容易通过软件配置到出色的性能水平。

ADMV1013提供两种频率转换模式。一种模式是从基带I和Q直接上变频到射频频段。在这个I/Q  模式下，基带I和Q  差分输入信号的范围从直流到6 GHz，例如，由一对高速数模转换器(DAC)产生的信号。智商输入信号的共模电压范围为0 V至2.6v；因此，它们可以满足大多数DAC的接口要求。当所选数模转换器的共模电压在此范围内时，可以配置上变频器的寄存器，使输入共模电压与数模转换器的输出共模电压最佳匹配，从而简化接口设计。另一个模式是复中频输入(例如，由正交数字上变频设备产生的信号)，它在一侧被上变频到射频频带。ADMV1013的独特之处在于，它可以数字校正I/Q  模式下I和Q混频器的DC失调误差，从而改善射频输出的LO泄漏。校准后，射频输出端的LO泄漏在最大增益下可低至-45 dBm。阻碍零中频无线电设计的一个更困难的挑战是I和Q之间的相位不平衡，这导致边带抑制能力差。零中频的另一个挑战是边带通常离微波载波太近，难以实现滤波。ADMV1013解决了这个问题，允许用户通过记录器调谐数字校正I和q相位不平衡。正常工作时，上变频器表现出26 dBc的未校准边带抑制。使用片内寄存器后，校准后边带抑制可提高至约36 dBc。这两种校准特性都是通过SPI实现的，不需要额外的电路。在I/Q  模式下，通过调整基带I、Q  DAC的相位平衡，可以进一步提高边带抑制。这些性能增强功能有助于最大限度地减少外部滤波，同时提高微波频率下的无线电性能。

采用集成LO缓冲器，这部分所需的驱动力仅为0 dBm。因此，可以使用集成压控振荡器(VCO)的频率合成器(如ADF4372或ADF5610)直接驱动器件，从而进一步减少外部元件的数量。片内四倍频器将本振频率提升至所需载波频率，然后通过可编程带通滤波器滤除不想要的倍频器谐波，该滤波器位于混频器正交相位生成模块之前。这种布局大大降低了进入混频器的杂散频率，并允许该器件与外部低成本、低频率频率合成器/VCO配合使用。调制后的射频输出由一对放大级放大，放大级之间有一个VVA。增益控制模块为用户提供35 dB的调节范围，最大级联转换增益为23 dB。ADMV1013采用40引脚衬底栅格阵列封装(见图2)。这些特性相结合，提供了出色的性能、最大的灵活性和易用性，同时最大限度地减少了所需的外部组件数量。因此，可以实现小型蜂窝基站等小型微波平台。

ADMV1014在其LO路径中也有一些类似的组件，如LO缓冲器、四倍频器、可编程带通滤波器和正交移相器。然而，作为一个下变频器件(见图1b的框图)，ADMV1014的射频前端安装了一个LNA，其后是一个VVA和一个放大器。19分贝的连续增益调整范围由施加到VCTRL引脚的直流电压控制。用户可以选择使用ADMV1014作为I/Q  模式下从微波到基带DC的直接解调器。在这种情况下模式，解调的输入和输出信号在各自的输入和输出差分输出端被放大。它们的增益和直流共模电压可以通过SPI由寄存器设置，因此差分信号可以直流耦合到例如一对基带模数转换器(ADC)。或者，ADMV1014可用作单端复合中频端口的镜像抑制下变频器。在任何情况下模式，I和Q之间的相位和幅度不平衡都可以通过SPI来校正，下变频器解调到基带或中频时，镜像抑制性能可以得到改善。一般来说，在24 GHz至42 GHz的频率范围内，下变频器可以提供5.5分贝的总级联噪声系数和17分贝的最大转换增益。当工作频率接近基带边缘(高达44千兆赫)时，级联NF仍然保持6 dB的稳定。