提高多模式MIMO接收器性能，同时减小占板面积

提高多模式MIMO接收器性能，同时减小占板面积引言高性能无线基站正在经历着根本性的变化，以使高成本4G（第四代）网络的部署更可接受、更有效同时，随着4G网络的数据传输速率提高到比目前的3G网络高很多倍，性能要求变得越来越苛刻了设备设计师面临着很多挑战-在射频单元中塞入很多皿（多输入、多输出）通道-将射频单元塞进占板面积和体积更小的外壳中-使射频单元易于配置，以支持任何频带或通信标准因此，新一代基站的外观与过去相比有可能不同通常称为RRH（远端射频头）或RRU（远端射频单元）的小型、不受天气影响的密封机箱将取代在发射塔底部的空调房中放置的大型设备支架这些机箱就像一台台式电脑那么大，设计为安装在发射塔的顶部，要经受风吹雨打每个机箱都有大量射频电子单元通道，但没有基带调制或解调处理器而已调制信号通过多条lOOGbps光纤电缆或通过点到点微波链路送进、送出这些信号被发送到可能相距数十公里远的一个基站单元，并一次馈送给多个蜂窝基站这种类型的基站架构很容易扩展，部署时也有可能更经济新一代系统的另一个趋势是能够工作于多个频段（在很多情况下能够执行多模式运作）的无线电设备此类系统可以容易地利用软件进行配置以适应任何电信运营商的服务要求，而不受工作频段或使用标准的影响MIMO接收器提高网络容量就任何新一代基站而言，最重要的目标当然都是提供更高的数据传输速率，以提高容量由于智能电话和便携式电脑/平板电脑使用量的激增，今天的网络呈现过载状态通过使两个或更多的正交接收通道并行工作，MIMO收发器有助实现较高的数据速率其数据位流被组合起来以增加有效数据速率另外，多个通道还有助于减轻无线接收器所遭受的衰落和多径干扰，这些干扰会导致性能下降及数据损失凌力尔特公司的LTC5569双通道混频器专为提供双通道同时接收而设计（通过配置而使每个混频器的L0由一个公用输入来驱动），从而保持了两个通道的相位相干性虽然这同样可以通过采用两个分立的混频器来实现，但是将两个混频器均内置于单颗芯片之中可在器件之间实现好得多和一致的匹配这样的一款双通道混频器由于允许与两个物理上分开的天线或接插元件紧密配合，因而可提供更高的信号完整性水平于是，可实现上佳的空间分集两个混频器的内部独立L0缓冲器在两个通道之间提供了超卓的隔离，以支持将两个或更多的数据位流级联成单个速率高得多的数据位流通过在与其接收相同的方向上对信号进行波束控制，便可在MIMO实现方案中采用一个智能型天线为此，两个或更多的接收通道必须测量入射信号的角度这就使得保持两个通道之间的L0相位相干性成为不可或缺更大的带宽使多模式运行得以实现预计4G无线网络不仅数据传输速率比目前的3G高得多，带宽也宽得多这就使多模式运行成为可能无线行业正在将带宽需求从40MHz推进到65MHz,而且在有些情况下，甚至高达75MHz这对RF工程师而言不是一项简单的任务，因为增益平坦度条件很苛刻图1显示了一个采用LTC5569双通道混频器的应用电路，该电路作为上行链路接收器，在2496MHz至2690MHz的LTETDD频带内工作请注意，该双通道混频器整体上很简单，仅用了非常少的外部组件图1在2496MHz至2690MHz的MIMOTDDLTE频带上工作的电路实例在这个应用中，要求LTC5569的IF输出涵盖195MHz至235MHz的频率范围IF输出为在更高的IF输出频率时实现最佳回程损耗而优化，以改善IF输出频率响应平坦度所测得的IF输出回程损耗在235MHz时为20dB,195MHz时为14dB在40MHzIF输出带宽内，这实际上实现了±

0.3dB的IF输出频率响应平坦度差分IF输出采用120nH上拉电感器（Coilcraft公司的0603HP系列，容限为2%）,还采用了一个阻抗比为8:1的IF输出变压器（Mini-Circuits公司的TC8-1+）o这样的输出匹配为下一级提供了单端、50输出阻抗120nH上拉电感器与LTC5569混频器的IF输出电容（

1.3pF差分）以及其他寄生电容并联，在IF输出端形成一个带宽很宽和单极点带通滤波器每个IF输出引脚从VCC传导28mA的DC电流总的IFDC电流为56mA,在TC8TIF变压器的次级绕组和两个120nHIF输出电感器之间分配两个上拉电感器和TC8-1变压器的中央抽头之间的节点需要良好的AC地这个AC地由10nF旁路电容器提供L0端口的匹配为2281MHz至2475MHz的低压侧L0注入而优化在2496MHz至2690MHz时，在RF输入范围内测得的性能为转换增益

1.5dB±

0.3dB0IP3+

26.OdBm至

27.2dBm在195MHz至235MHz时，在IF输出范围内测得了同样的性能在MIMORRU设计中，尺寸很重要在日益缩小的机箱中塞进很多接收器通道时，空间资源会很稀少像LTC5569采用的那种4mmx4mmQFN封装通常只能含有一个混频器现在，LTC5569却含有两个混频器，因此使放置密度提高了一倍每个混频器的RF输入和公共的L0输入都有集成的、内置到该芯片中的平衡-不平衡变压器，以使这些端口不需要外部变压器值得注意的是，典型的变压器常常占用与器件本身一样大的PC板面积当采用两个或更多通道（例如4个通道或8个通道）时，占板面积的增加看似微不足道，实际上其快速增加有可能变得难以处理值得注意的是，内置在芯片上的RF平衡-不平衡变压器拥有独特的优势因为作为半导体工艺的一部分，其金属走线的形状和厚度以及绝缘性都得到了很好的控制，因此这些变压器具有一致的阻抗特性，这是分立式、机械缠绕的变压器无法比拟的因此，这些变压器以最小的偏差在不同系统间提供了可重复的响应特性LTC5569的RF和L0输入端的50阻抗匹配还有助于保持外部匹配要求最低在

1.4GHz至

3.3GHz时，RF和L0输入回程损耗高于12dB在这些端口将只需要DC隔离电容器因为LTC5569能在低至300MHz的宽频率范围内工作，所以针对700MHzLTE和800MHzGSM频带，它的RF输入可以非常容易地匹配此外，LTC5569的2dB高转换增益有助于消除对额外IF增益级的需要该混频器提供卓越的

26.8dBm输入IP3性能（在190MHzIF时）此外，该混频器具有卓越的阻塞信号处理能力当RF输入端存在5dBm的带内阻塞信号时，其NF仅略有下降，从

11.7dB降至17dB（在

1.95GHzRF时）低功率使热量管理可控这么高的混频器性能几乎总是以牺牲功耗性能为代价实现的LTC5569的性能已经为更低的

3.3V电源电压而进行了优化采样这样的电源电压，每个混频器都以仅为90mA的DC电流工作，以实现每通道300mW的卓越功耗如果考虑该器件提供的宽带性能、线性度和信号增益，那么LTC5569在混频器领域是非常出色的以这样的功耗，一个8通道接收器可以仅消耗

2.4W功率而可替代的每通道1W的混频器组成同样的接收器总共消耗8W功率，可见LTC5569的总功耗低得多当在印刷电路板上焊接该双通道混频器时，应该小心，以确保底面裸露的中央焊盘得到完全充分的焊接这不仅对提供最高效的热量传导很重要，而且对实现最佳的RF信号接地也很有必要这样能提高RF信噪比性能LTC5569的封装具有非常低的8C/W结点至管壳热阻（®JC）在两个通道都工作（总功耗为600mW）、电路板温度为105C时，该器件的节温仅为110°C,远低于150C的绝对最大额定值结论LTC5569双通道混频器在非常宽的带宽范围内提供卓越的性能，同时具有紧凑的占板面积和非常低的功耗该器件能应对新一代LTEMIMORRU的高要求带来的挑战。