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文檔簡介

1、混頻器特性淺析及選型混頻器特性淺析及選型 索引 n 概述-3 n混頻器分類-7 l 以乘法器件劃分 l 以乘法器件拓撲結(jié)構(gòu)劃分 l 混頻器IPmn的案例分享 n混頻器指標解析及選型-10 l 指標解析 l 混頻器選型案例討論 l 器件廠商的選型考慮 為什么需要用混頻器,為什么需要用混頻器, 混頻器是干什么的?混頻器是干什么的? 概述概述 我們需要把語音信息調(diào)制到載波頻率進行收發(fā)無線通信,是因為 l避免占用頻帶的重疊; l通信設(shè)備收發(fā)天線的長度限制(天線長度應(yīng)與射頻波長成正比); l通信電路中走線和IC大小與射頻頻率的反比關(guān)系。 接收機中,我們需要利用混頻器,將載波頻率降下來,便于后續(xù)電路選頻,

2、解調(diào)出有 用信號來?;祛l器: l通常是一種利用器件的頻域乘法特性來實現(xiàn)頻譜搬移的功能模塊; l接收機中, 混頻器一般為下變頻混頻,用以實現(xiàn)射頻信號的中頻化; l我們需重點關(guān)注接收系統(tǒng)對混頻器的線性,差損,RF,LO,IF三端口的隔離等要求。 濾除公式中的較高頻率,則得到選出 的中頻IF信號Freq(RF-LO) 超外差式2次變頻數(shù)字中頻方案: lRF頻段,中頻頻段,多級濾波器提高接收機選頻能力; l不同頻段進行增益放大保證系統(tǒng)穩(wěn)定;(單一頻段增益不宜超50dB) l固定中頻的A/D變化,較低的數(shù)字解調(diào)難度; 相比零中頻等較簡單的電路結(jié)構(gòu),此電路在混頻器后有較多的選頻放大, 必須在前級配置較高的

3、增益來降低系統(tǒng)噪聲系數(shù),同時,此電路有較強的 鏡頻等干擾,這兩點使我們必須選擇IIP3點更高,雜散抑制更好的混頻器 F F-f F+f Lo=F+IF IF IF-f IF+f FM調(diào)制與4FSK調(diào)制的信號頻譜不是關(guān)于中心頻率對稱的,信號 的倒相將改變信號頻譜分布,可能會造成信號調(diào)解出錯 VHF的一本振為高本振,大家是否都遇到過因信號倒相而數(shù)字靈 敏度測不出的情況?是不是一定要通過軟件改相位解決? 注意高本振情況下 的頻譜倒相問題 索引 n 概述-3 n混頻器分類-7 l 以乘法器件劃分 l 以乘法器件拓撲結(jié)構(gòu)劃分 l 混頻器IPmn的案例分享 n混頻器指標解析及選型-10 l 指標解析 l

4、混頻器選型案例討論 l 器件廠商的選型考慮 混頻器分類混頻器分類 u以乘法器件劃分 二極管混頻 FET混頻 需求決定配置! 手臺,車臺,中繼臺 對號入座! 二極管BJTFET 線性較好較差好 頻率范圍寬窄窄 饋電無有有 本振需求較高一般一般 引入噪聲一般大小 成本一般一般較高 u以乘法器件拓撲結(jié)構(gòu)劃分 單管混頻,單,雙,三平衡式-拓撲復(fù)雜度的增加,是以對稱結(jié)構(gòu)抵消共模信號,影 響的是RF,LO,IF三端口的口間隔離及諧波抑制,這兩者會影響到你的雜散,靈敏 度,互調(diào),EMI,EMC。 單平衡雙平衡三平衡 單平衡雙平衡三平衡 結(jié)構(gòu)簡單 普通復(fù)雜 混頻管數(shù)246 隔離度 RF-IF差好好 LO-IF

5、好好好 LO-RF好好好 諧波抑制 RF諧波較差較好好 LO諧波較好較好好 交調(diào)截止點IPmn 性能對比 一般使用頻率越高的混頻 器,會采用越多的級數(shù) 關(guān)于混頻器IPmn的案例 中轉(zhuǎn)臺RD980 U3的雜散AB34 l問題起因 RD980要求雜散CE 85dB以上,而此類型雜散在330-400MHZ頻段最差為78dB l問題分析 1.根據(jù)雜散點計算公式:Freq AB34(1)=4RF/3-5IF/3,由RF頻率范圍 330400MHZ,IF=73.35MHZ,則得到,在360MHZ附近,此雜散點靠近RF,在接收前端帶通 上不受抑制; 2.測試此類雜散點距離360MHZ較遠,帶通有抑制的點,發(fā)

6、現(xiàn)雜散抗擾性沒有相應(yīng)改善,證明 優(yōu)化RF諧波效果甚微; 3.增加本振放大端的諧波抑制,雜散沒有改善,由此推斷此雜散是RF與LO的基波直接在乘 法器件中混頻得到; 4.嘗試在混頻器前增加LC匹配,從而改變混頻器IPmn,測試發(fā)現(xiàn)新參數(shù)下,AB34最差 82dB,但其他雜散抗擾性變差嚴重; l 問題結(jié)論: 1.頻率接近RF的雜散主要考驗非線性器件IPmn,因輸入到混頻器的信號大于LNA,變?nèi)?二極管,混頻器一般較易成為瓶頸,如接收系統(tǒng)雜散指標要求較高,需做重點評估; 2.從多部工具書以及測試經(jīng)驗來看,混頻器輸入輸出端嚴格的50歐匹配是保證頻段內(nèi)性 能一致的必要條件。 關(guān)于混頻器IPmn的案例 U3

7、頻段的AB34(1)雜散在366.75MHZ頻段與RF同頻,這是 否還算作雜散? 為避免與鄰道,互調(diào)等指標重合,雜散一般規(guī)定為100KHZ 以外的干擾信號,而FCC,CE標準更有雜散點與RF頻點頻距 的規(guī)定,一般不小于10MHZ,相關(guān)資料請后續(xù)自行查閱。 索引 n 概述-3 n混頻器分類-7 l 以乘法器件劃分 l 以乘法器件拓撲結(jié)構(gòu)劃分 l 混頻器IPmn的案例分享 n混頻器指標解析及選型-12 l 指標解析 l 混頻器選型案例討論 l 器件廠商的選型考慮 混頻器指標解析及選型混頻器指標解析及選型 選型一款混頻器,首先要對應(yīng)到相應(yīng)頻段去評估指 標,根據(jù)IP3與LO幅度的組合需求去過濾產(chǎn)品,再

8、由細 節(jié)指標選出適合的產(chǎn)品,最后是成本,交期和后續(xù)頻 段兼容的考慮。 混頻器指標影響接收系統(tǒng)指標受控及限制 三階交調(diào)截止點IIP3互調(diào)抗擾性乘法器件線性度,變頻損耗,LO驅(qū)動幅度 LO驅(qū)動幅度混頻差損,線性度受乘法器件類型,變頻損耗影響 差損LOSS鏈路增益變頻損耗,LO驅(qū)動幅度 噪聲系數(shù)NF接收靈敏度乘法器件類型,LO驅(qū)動幅度 隔離度ISOLATION互調(diào),雜散,靈敏度乘法器件拓撲結(jié)構(gòu),對稱性,鏈路濾波 諧波抑制IPmn雜散抗擾性乘法器件類型,拓撲結(jié)構(gòu) 端口駐波比VSWR互調(diào)乘法器件輸入阻抗平坦度,端口匹配 最大輸入功率 大功率接收可靠性乘法器件線性度,器件大功率承受度 混頻器選型的案例 C

9、PCI 800MHZ 混頻器選型 l問題起因 CPCI 800MHZ評估混頻器替換的可能性 l問題分析 1.接收系統(tǒng)對混頻器需求評估 相比原U段,800MHZ的射頻前端電路變更沒有加重對混頻器差損,IIP3的要求,唯一確知的 惡化是LO相位噪聲。如果僅需保證800MHZ與之前U端的指標水準接近,那么新選的混頻器的 差損,IP3,隔離度等允許一定程度的下降; 2.電性能以外狀態(tài)環(huán)比 目前所用混頻器雖然性能較好,但單價在30人民幣左右,而公司庫存中就有較多低價的選擇; 3.項目進度,風險控制 因CPCI 800MHZ項目進度較緊急,不打算后續(xù)進行改版,同時中繼臺產(chǎn)品雜散性能應(yīng)保持較 高的水準,本次

10、選型不應(yīng)選擇混頻類型變動較大的器件,至少應(yīng)保持平衡式,無源混頻的方 案上; 在此性能和時間周期的要求下,計劃取目前TETRA車臺在用的一款混頻器ADE-12與原混 頻器SYM-25DHW作對比評估; 混頻器選型的案例 4.初步的datasheet指標對比 看對應(yīng)頻段的指標水平,然后考慮后續(xù)是否有其他的頻段兼容; 從datasheet對比看出: 混頻的差損,隔離度在可接受范圍, IIP3是否能保證互調(diào),需進一步評估; 諧波抑制等指標不確定性大,需 在新PCB對應(yīng)焊盤上做一致性驗 證才能有較強說服力。 混頻器指標SYM-25DHWADE-12 三階交調(diào)截止點IIP3(留3dB 余量) 3017 L

11、O驅(qū)動幅度2010 差損LOSS6.296.99 隔離度ISOLATION因本振幅度差異,隔離度基本持平 諧波抑制IPmn 沒有同頻率的數(shù)據(jù)對比,需實際評 估 端口駐波比VSWR1.63.5 最大輸入功率 23dBm17dBm 5.混頻器IIP3需求估算與實測指標; 由計算結(jié)果對比,評估Mixer IIP3較的模型是: IM = 1/3 ( 2* IIP3系統(tǒng) - 2* Sens - Co-chan), IP3 mixer = IIP3系統(tǒng) + Gain; 算式得出的結(jié)果忽略混頻器前端所有的非線性影響, 以及本振的相噪影響(估算本振25khz相噪需在-135dBc以上才可以忽略影響,) 按Se

12、n=-107dB, Co-chan=-8dB,Gain=12dB計算,則對應(yīng)關(guān)系為 每提高1.5dBIIP3,則提升1dB互調(diào)! 混頻器IIP3 對應(yīng)系統(tǒng)互調(diào) 指標 21.575 2074 18.573 1772 15.571 1470 混頻器選型的案例 6.實測指標:(此指標為從混頻器灌入信號到2中頻解調(diào)出信號的整機指標,具體測試請參 見之前評估郵件) 通常,天線口處測試的互調(diào)值等于或略低于混頻前測試值,由以上數(shù)據(jù), 同時考慮800MHZ平臺本振25KHZ相噪的惡化,如選用新混頻,整機的互調(diào) 指標可能在70dB附近,指標余量有不足的風險。 l問題結(jié)論:因以下原因,后續(xù)計劃沿用原混頻器 1.I

13、IP3余量不足; 2.IPmn等指標不確定性; 3.目前Tetra沒有應(yīng)用相應(yīng)頻段,而MINI建議不要用到此混頻器的邊沿頻段; 4.PCB layout時間臨近 混頻器選型的案例 大家覺得此 次評估決策 是否正確? 哪些地方考 慮不周? l評估指標需求 對應(yīng)頻段選指標; 確認混頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu); 以核心指標,瓶頸指標為篩選關(guān)鍵詞; 控制不確認指標的風險; l確認器件狀態(tài) 對比廠商,優(yōu)選低價優(yōu)質(zhì),優(yōu)選公司的優(yōu)選品牌; 確認交貨周期,接軌項目進度; 盡量選用市場上使用量大的器件,比如選用公網(wǎng)產(chǎn)品用料; 優(yōu)先選用公司在用器件,規(guī)避未知風險; 混頻器選型從哪些方面去考慮 器件廠商的選型考慮 lMinicircuit 公司優(yōu)選品牌,無源器件開發(fā)經(jīng)驗技術(shù)領(lǐng)先,混頻器市場占有率高,產(chǎn)品種類覆蓋高,datasheet測試指標全 面,適合選用其市場供應(yīng)量大的產(chǎn)品做新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用;目前DMR中轉(zhuǎn)臺,CPCI信道機在用產(chǎn)品SYM- 25DHW lSkyworks 公司優(yōu)選品牌,混頻器產(chǎn)品線主營混頻二極管,產(chǎn)品

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