為了達到接收器整體噪聲係數的指標要求
，需要在射頻(RF)增益級或中頻(IF)增益級補償無源混頻器的插入損耗。與集成混頻器相比，使用無源混頻器時，用戶不僅要考慮其輸入三階截點(IIP3)，還要考慮輸出三階截點(OIP3)。無wu源yuan混hun頻pin器qi的de二er階jie線xian性xing指zhi標biao一yi般ban都dou比bi集ji成cheng平ping衡heng混hun頻pin器qi的de差cha，而er該gai指zhi標biao在zai考kao慮lv接jie收shou器qi的de半ban中zhong頻pin雜za散san性xing能neng時shi非fei常chang重zhong要yao。由you於yu混hun頻pin器qi的de線xian性xing度du與yu本ben振zhen驅qu動dong電dian平ping直zhi接jie相xiang關guan
，所suo以yi必bi須xu產chan生sheng相xiang當dang大da的de本ben振zhen注zhu入ru，然ran後hou通tong過guoPCB布線饋入無源混頻器的本振端口。此外，還需要外部RF放大級對這些信號進行放大
，使整個設計對本振輻射和幹擾非常敏感。由於無源混頻器是一個全分立方案，成本更高
、PCB尺寸更大
，由於分立元件之間的偏差也會導致性能上的差異。

 

集成(或有源)混頻器設計可以獲得與無源混頻器相媲美的性能
，因而備受歡迎。集成混頻器包含一個真正的平衡混頻器(Gilbert單元)或huo帶dai有you中zhong頻pin放fang大da的de無wu源yuan混hun頻pin器qi
，借jie助zhu增zeng益yi補bu償chang了le損sun耗hao。由you於yu集ji成cheng混hun頻pin器qi具ju有you增zeng益yi級ji，不bu再zai像xiang無wu源yuan混hun頻pin器qi那na樣yang需xu要yao外wai部bu中zhong頻pin放fang大da器qi補bu償chang損sun耗hao。對dui於yu噪zao聲sheng係xi數shu指zhi標biao非fei常chang好hao的de集ji成cheng混hun頻pin器qi
，如ruMaxim的MAX9993、MAX9981和MAX9982
，在混頻電路前端需要較小的RF增(zeng)益(yi)
，從(cong)而(er)改(gai)善(shan)了(le)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)整(zheng)體(ti)線(xian)性(xing)指(zhi)標(biao)。值(zhi)得(de)強(qiang)調(tiao)的(de)是(shi)，如(ru)果(guo)通(tong)過(guo)在(zai)混(hun)頻(pin)器(qi)前(qian)端(duan)提(ti)高(gao)增(zeng)益(yi)來(lai)改(gai)善(shan)串(chuan)聯(lian)噪(zao)聲(sheng)係(xi)數(shu)
，也(ye)必(bi)須(xu)提(ti)高(gao)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)線(xian)性(xing)度(du)
，以(yi)保(bao)持(chi)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)整(zheng)體(ti)線(xian)性(xing)指(zhi)標(biao)。Maxim的MAX9993、MAX9981和MAX9982混頻器還包括有本振(LO)驅動電路。 

 

Maxim的MAX9993高線性度下變頻混頻器具有圖1所示功能：

 

圖1. MAX9993等效電路

 

MAX9993在PCS和UMTS頻帶的指標如下：

 

 

圖2所示是一個無源混頻器
、中頻放大器和LO放大器組成的分立方案。圖中使用了單端元件，其二階線性度與Maxim的集成混頻器相比較差。從集成RF混頻器的數據資料看
，為了與Maxim的集成混頻器進行比較
，RF電(dian)路(lu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)在(zai)無(wu)源(yuan)設(she)計(ji)中(zhong)考(kao)慮(lv)各(ge)個(ge)分(fen)立(li)元(yuan)件(jian)的(de)等(deng)效(xiao)串(chuan)聯(lian)特(te)性(xing)。例(li)如(ru)

，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)不(bu)僅(jin)要(yao)注(zhu)意(yi)無(wu)源(yuan)混(hun)頻(pin)器(qi)的(de)三(san)階(jie)輸(shu)入(ru)截(jie)點(dian)，而(er)且(qie)要(yao)考(kao)慮(lv)它(ta)的(de)三(san)階(jie)輸(shu)出(chu)截(jie)點(dian)和(he)包(bao)括(kuo)中(zhong)頻(pin)放(fang)大(da)級(ji)在(zai)內(nei)的(de)整(zheng)體(ti)係(xi)統(tong)響(xiang)應(ying)。此(ci)外(wai)，設(she)計(ji)者(zhe)還(hai)必(bi)須(xu)計(ji)算(suan)無(wu)源(yuan)混(hun)頻(pin)器(qi)方(fang)案(an)的(de)等(deng)效(xiao)增(zeng)益(yi)和(he)噪(zao)聲(sheng)係(xi)數(shu)

，並(bing)將(jiang)結(jie)果(guo)與(yu)集(ji)成(cheng)混(hun)頻(pin)器(qi)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)。

 

圖2. 分立混頻器/中頻放大器

 

對每級電路都使用了以下符號：

 

 

 

參照圖2，計算中頻放大器參數

，得到與MAX9993增益
、噪聲係數和三階截點性能相當的整體串聯響應。假定Mini-Circuits® HJK-19MH無源混頻器用於PCS和UMTS頻帶，給定參數為：

 

= -7.5dB

 

= 7.5dB (假設)

 

= +29dBm

 

 

將MAX9993的典型指標作為PCS和UMTS頻帶的典型參數：

 

Gsys = 係統總增益 = +8.5dB

 

NFsys = 係統噪聲係數 = 9.5dB

 

IIP3sys = 係統輸入三階截點 = +23.5dBm

 

OIP3sys = 係統輸出三階截點 = +32dBm

 

所需中頻放大器增益：

 

由下式確定中頻放大器的增益：

 

Gsys = 8.5dB 

 

= + 由此解得，

 

= Gsys - = 8.5dB - (-7.5dB)= 16dB

 

所需中頻放大器噪聲係數：

 

為了得到9.5dB的串聯噪聲係數，假定無源混頻器的噪聲係數等於7.5dB，使用通用的串聯噪聲係數方程可求得所要求的中頻放大器噪聲係數
，其中
，噪聲係數(以dB為單位)等於10 * log (噪聲係數)。

 

NFsys = 9.5dB

 

= 10 * log (係統噪聲係數) 

 

= 10 * log (Fsys) 

 

= 10 * log ( + ( - 1) / )

 

用下式求解N：

 

N = 10 * log ((Fsys - ) * + 1)

 

= 10 * log ((10^(9.5 / 10) - 10^(7.5 / 10)) * (10^(-7.5 / 10)) + 1)

 

= 10 * log ((8.91 - 5.62) * 0.18 + 1)

 

= 10 * log (1.59)

 

= 2dB

 

所需中頻放大器三階截點：

 

使用串聯輸入截點方程確定中頻放大器的輸入三階截。

 

 

求解 以確定中頻放大電路所要求的三階截點：

 

 

由可得到放大器的輸出三階截點如下：

 

 

 

圖3總結了等效的串聯參數：

 

圖3. 無源混頻器與中頻放大器的串聯響應

 

由計算所得的中頻放大器參數可知，要找到一個具有16dB增益和2dB噪聲係數的中頻放大器非常困難，而且使用該分立方案不能達到MAX9993所具備的二階線性指標。另外

，還至少需要一個或兩個外部本振放大器，以產生Mini-Circuits HJK-19MH混頻器所要求的+13dBm本振驅動電平。

 

 

設計接收機時，設計人員在選擇集成混頻器方案時會顧及到計算分立方案的等效串聯指標
，而後將其與Maxim的集成混頻器比較。本文明確給出了集成混頻器方案與分立混頻器方案相比所具備的優點。比較兩種方案時，必須考慮的重要參數包括：變頻增益、噪聲係數和線性度(主要是二階和三階)。本應用筆記也給出了計算串聯參數的正確方法。

 

本文來源於Maxim。