24GHz至44GHz宽带集成上变频器和下变频器可提升微波无线电性能，同时缩小尺寸

24GHz至44GHz宽带集成上变频器和下变频器可提升微波无线电性能，同时缩小尺寸James Wong、Kasey Chatzopoulos和Murtaza Thahirally,ADI公司ADI公司推出了一对高集成的微波上下变频器，ADMV1013和ADMV1014这两颗器件的工作频率极宽，从24GHz到44GHz,并提供50匹配，同时可以支持大于1GHz的瞬时带宽ADMV1013和ADMV1014的性能特性简化了小型5G毫米波mmW平台的设计和实现，这些平台包括回传和前传应用中常见的28GHz和39GHz频段，以及许多其他的超带宽发射器和接收器应用每个上变频器和下变频器芯片都是高集成的见图1,由IQ混频器及片内正交移相器构成，可配置为基带IQ模式零中频，IQ频率支持de至6GHz,或者配置为中频模式实中频，中频频率支持800MHz至6GHz上变频器的RF输出端集成了一个含压控衰减器VVA的驱动放大器，下变频器的RF输入端包含低噪声放大器LNA和带VVA的增益放大器两个芯片的本振L0链路由一个集成式L0缓冲放大器、一个四倍频器和一个可编程的带通滤波器组成大部分可编程和校准功能都通过SPI接口进行控制，这使得IC易于通过软件配置至出色的性能水平■图

1.a ADMV1013上变频器芯片框图b ADMV1014下变频器芯片框图ADMV1013上变频器内部视图ADMV1013提供两种频率转换模式一种模式是从基带I和Q直接上变频至RF频段在这种I/Q模式下，基带I和Q差分输入信号范围是从de到6GHz,例如，由一对高速数模转换器（DAC）产生的信号IQ输入信号的共模电压范围为0V至

2.6V；因此，它们可以满足大部分DAC的接口需求当所选DAC的共模电压在这个范围内时，可以通过配置上变频器的寄存器，使其输入共模电压和DAC输出的共模电压实现最佳的匹配，从而简化接口设计另一种模式是复IF输入（例如由正交数字上变频器器件生成的信号），单边带上变频到RF频段ADMV1013的独特之处在于，它能够在I/Q模式下对I和Q混频器的直流偏置误差进行数字校正，从而改善RF输出的L0泄漏校准之后，在最大增益下，RF输出端的L0泄漏可以低至-45dBm对零中频无线电设计造成妨碍的一个更困难的挑战是I和Q的相位不平衡，导致边带抑制能力差零中频面临的另一个挑战是边带通常太接近微波载波，使滤波器难以实现ADMV1013解决了这个问题，它允许用户通过寄存器调谐对I和Q相位不平衡进行数字校正正常操作期间，上变频器展现出未经校准的26dBc边带抑制使用片内寄存器之后，其边带抑制经过校准可以提高到约36dBco两种校N3s ONOoo80do-02ZouWOAONOssQOArmAoAQQas¥sQpnsovaisQuxwQQ准特性都是通过SPI实现，无需额外电路在I/Q模式下，还可以通过调节基带I和Q DAC的相位平衡来进一步提高边带抑制这些性能增强特性帮助最小化外部滤波，同时改善微波频率下的无线电性能6图

2.采用6mm X6urn表贴封装的ADMV1013在评估板上的图示集成了L0缓冲器之后，该部件所需的驱动力仅为0dBm因此，可使用集成压控振荡器（VC0）的频综（例如ADF4372或ADF5610）直接地驱动该器件，进一步减少外部组件数量片内四倍频器将L0频率倍升至所需的载波频率，然后通过可编程的带通滤波器滤除不需要的倍频器谐波，该带通滤波器放置在混频器正交相位生成模块之前这种布局大大减少了进入混频器的杂散频率，同时允许该部件与外部低成本、低频率的频率合成器/VC0协同工作然后，经过调制的RF输出通过一对放大器级（两者中间存在一个VVA）进行放大增益控制模块为用户提供35dB调节范围，最大级联转换增益为23dBo ADMV1013采用40引脚基板栅格阵列封装（见图2）这些特性结合起来，可以提供卓越的性能、最大的灵活性和易用性，同时最大程度减少需要的外部组件的数量因此，可以实现小型蜂窝基站等小型微波平台ADMV1014下变频器内部视图ADMV1014也有一些相似的元件，例如其L0路径中包含L0缓冲器、四倍频器、可编程的带通滤波器，以及正交移相器但是，构建作为下变频器件（见图1b中的框图），ADMV1014的RF前端中安装有一个LNA,紧接着安装了一个VVA和一个放大器连续的19dB增益调整范围由施加给VCTRL引脚的de电压进行控制用户可以选择在I/Q模式下使用ADMV1014作为从微波到基带de的直接解调器在这种模式下，经过解调的I和Q信号在各自的I和Q差分输出处放大它们的增益和de共模电压可以通过SPI由寄存器设置，使得差分信号可以de耦合到（例如）一对基带模数转换器（ADC）或者，ADMV1014可以用作单端复IF端口的镜像抑制下变频器在任何一种模式下，I和Q相位、幅度的不平衡都可以通过SPI进行校正，在下变频器解调至基带或IF时，提高其镜像抑制性能总的来说，下变频器在24GHz至42GHz频率范围内，可以提供

5.5dB总级联噪声系数，以及17dB最大转换增益当工作频率接近基带边缘（高达44GHz）时，级联式NF仍然坚定保持6dB图

3.采用更小型的5mm X5mm封装的ADMV1014在评估板上的图示大幅提升5G mmW无线电性能图4所示为下变频器在28GHz频率时的测量性能，测量时，采用5G NR波形，包含4个独立的100MHz通道，每个通道都在-20dBm输入功率下调制至256QAMo测量得出的EVM结果为-40dB（1%rms）,支持对mmW5G所需的高阶调制方案进行解调凭借上下变频器＞1GHz的带宽容量，以及上变频器的23dBm0IP3和下变频器的0dBm IIP3,其组合可以支持高阶QAM调制，从而实现更高的数据吞吐量此外，该器件也支持其他应用，如卫星和地面接收站宽带通信链路、安全通信无线电、RF测试设备和雷达系统其出色的线性度和镜像抑制性能令人瞩目，与紧凑的解决方案尺寸、较小外形、高性能微波链路结合之后，可以实现宽带基站

1.8山

0.2--------------------------------------------------------------------------------------------------------------0------------------------------------------------------------------------------------------------------------45-40-35-30-25-20-15P|N dBm1CC1-DL_BWP12CCO EnorSummaryTime l-QChannel PowerEVM-2007dBmEVM Peak103%mr sFrequencyError458%252Symbol ClockError44Hz

0.021598IQ OffsetTime OffsetppmSyncCorrelation299m-6818dB8Sync Sourcens999%PDSCH DMRS•598m•896m20-

2.

1432.143图4,测量得出的EVM性能rms百分比与28GHz时的输入功率以及对应的256QAM星座图简介James Wong是ADI公司的RF产品营销经理他曾担任高级营销和销售职位超过25年止匕外，他从事RF、模拟电路和系统设计工作超过25年联系方式KaseyChatzopoulos是ADI公司微波通信部MCG的产品应用经理他负责为MCG的微波集成频率转换、RF可调谐滤波器和波束成型产品提供支持他于2012年获得马萨诸塞大学达特茅斯分校电气工程EE学士学位，于2017年获得马萨诸塞大学洛厄尔分校电气工程硕士学位他于2012年加入ADI公司/Hittite Microwave并担任了两年产品工程师，然后担任RF和微波部的产品和应用团队负责人随后被调往%2微波通信部担任了两年设计评估经理，后来作为产品线经理又工作了两年最近，他在2019年初担任了产品应用经理一职Murtaza Thahirally是ADI公司微波通信部MCG的应用工程师他负责为MCG的微波集成频率转换产品提供支持他于2012年获得伍斯特理工学院电子与计算机工程ECE以及经济学学士学位，于2016年获得普渡大学电子与计算机工程硕士学位他于2012年加入ADI公司，在RF和微波部担任了三年产品工程师随后被调往微波通信部，作为应用工程师工作了四年。