ADL5387 目录 特性... 1 应用... 1 功能框图... 1 概述... 1 修订历史... 2 技术规格... 3 绝对最大额定值... 5 ESD 警告... 5 引脚配置和功能描述... 6 典型性能参数... 7 f RF = 14 MHz 时的分布情况... 1 f RF =

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1 3 MHz 至 2 GHz 正交解调器 ADL5387 产品特性 RF 工作频率范围 3 MHz 至 2 GHz 2 f LO 时的 LO 输入 6 MHz 至 4 GHz 输入 IP3:31 dbm (9 MHz) 输入 IP2:62 dbm (9 MHz) 输入 P1dB:13 dbm (9 MHz) 噪声系数 (NF) 12. db(14 MHz) 14.7 db(9 MHz) 电压转换增益 :> 4 db 正交解调精度相位精度 : 约.4 幅度平衡 : 约.5 db 解调带宽 : 约 24 MHz 基带 I/Q 驱动 :2 V p-p (2 Ω) 5 V 单电源 功能框图 CMRF CMRF RFIP RFIN CMRF VPX VPA VPB COM BIAS VPL VPL VPL CML DIVIDE-BY-2 PHASE SPLITTER VPB QHI QLO IHI ILO LOIP LOIN CML CML COM 图 应用 QAM/QPSK RF/IF 解调器 W-CDMA/CDMA/CDMA2/GSM 微波点对 ( 多 ) 点无线电宽带无线和 WiMAX 宽带有线电视 概述 ADL5387 是一款宽带正交 I/Q 解调器, 涵盖从 3 MHz 到 2 GHz 的 RF/IF 输入频率范围 在 45 MHz 时, 其噪声系数 (NF) 为 13.2 db,ip1db 为 12.7 dbm, 三阶交调截点 (IIP3) 为 32 dbm; 具有出色的动态范围, 适合要求苛刻的基础设施直接变频应用 差分 RF/IF 输入提供良好的 5 Ω 宽带输入阻抗, 并且为获得最佳性能, 应采用 1:1 巴伦驱动 本振 (LO) 正交产生采用二分频方法, 从而可实现超宽带操作 幅度平衡和相位平衡分别约为.5 db 和.4 时, 可在宽 LO 电平范围内达到出色的解调精度 解调相内 (I) 和正交 (Q) 差分输出经过完全缓冲, 提供 4 db 以上的电压转换增益 缓冲基带输出能将 2 V p-p 差分信号驱动至 2 Ω 负载 完全平衡的设计可极大地降低二阶失真的影响 从 LO 端口至 RF 端口的泄漏小于 7 dbc I 和 Q 输出端的差分直流失调电压小于 1 mv 这些因素使该器件具有 6 dbm 以上的出色 IIP2 特性 ADL5387 采用 4.75 V 至 5.25 V 单电源供电, 可利用从 BIAS 引脚连接至地的外部电阻来调节电源电流 ADL5387 采用 ADI 公司先进的硅 - 锗双极性工艺制造, 提供 24 引脚 裸露焊盘 LFCSP 封装 Rev. A Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 916, Norwood, MA , U.S.A. Tel: Analog Devices, Inc. All rights reserved. Technical Support ADI 中文版数据手册是英文版数据手册的译文, 敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误,ADI 不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责 如需确认任何词语的准确性, 请参考 ADI 提供的最新英文版数据手册

2 ADL5387 目录 特性... 1 应用... 1 功能框图... 1 概述... 1 修订历史... 2 技术规格... 3 绝对最大额定值... 5 ESD 警告... 5 引脚配置和功能描述... 6 典型性能参数... 7 f RF = 14 MHz 时的分布情况... 1 f RF = 45 MHz 时的分布情况 f RF = 9 MHz 时的分布情况 f RF = 19 MHz 时的分布情况 电路描述 LO 接口 V-I 转换器 混频器 发射极跟随器缓冲器 偏置电路 应用信息 基本连接 电源 本振 (LO) 输入 RF 输入 基带输出 误差矢量幅度 (EVM) 性能 低 IF 镜像抑制 示例基带接口 特性设置 评估板 外形尺寸 订购指南 修订历史 213 年 5 月 修订版 至修订版 A 将最小 RF 工作频率从 5 MHz 改为 3 MHz( 通篇 )... 1 将 2 f LO 时的最小 LO 输入从 1 MHz 改为 6 MHz ( 通篇 )... 1 增加 RF = 3 MHz 时的动态性能参数... 3 更改本振 (LO) 输入部分 更改表 更新外形尺寸 更改订购指南 年 1 月 修订版 : 初始版 Rev. A Page 2 of 28

3 技术规格除非另有说明,V S = 5 V,T A = 25 C,f RF = 9 MHz,f IF = 4.5 MHz,P LO = dbm,bias 引脚开路,Z O = 5 Ω; 基带在 45 Ω 负 载下以差分形式输出 ADL5387 表 1. 参数 条件 最小值典型值 最大值 单位 工作条件 LO 频率范围 外部输入 = 2xLO 频率.6 4 GHz RF 频率范围.3 2 GHz LO 输入 LOIP, LOIN 输入回损 交流耦合至 LOIP,LOIN 旁路,2 GHz 时测量 1 db LO 输入电平 6 +6 dbm I/Q 基带输出 QHI, QLO, IHI, ILO 电压转换增益 I 和 Q 输出上具有 45 Ω 差分负载 (9 MHz 时 ) 4.3 db I 和 Q 输出上具有 2 Ω 差分负载 (9 MHz 时 ) 3.2 db 解调带宽 1 V p-p 信号,3 db 带宽 24 MHz 正交相位误差 在 9 MHz 条件下.4 度 I/Q 幅度不平衡.1 db 输出直流失调 ( 差分 ) dbm LO 输入 ±5 mv 输出共模 VPOS 2.8 V.1 db 增益平坦度 4 MHz 输出摆幅 差分 2 Ω 负载 2 V p-p 峰值输出电流 每个引脚 12 ma 电源 VPA, VPL, VPB, VPX 电压 V 电流 BIAS 引脚开路 18 ma RBIAS = 4 kω 157 ma RF = 3 MHz 时的动态性能 RFIP RFIN L1 L2 = 68 nh, C1 C11 =.1 μf 1 转换增益 4.5 db 输入 P1dB (IP1dB) 12 dbm 二阶输入交调截点 (IIP2) 每个输入音 5 dbm 69 dbm 三阶输入交调截点 (IIP3) 每个输入音 5 dbm 31 dbm I/Q 幅度不平衡.1 db I/Q 相位不平衡.3 度 RF = 14 MHz 时的动态性能转换增益 4.7 db 输入 P1dB (IP1dB) 13 dbm 二阶输入交调截点 (IIP2) 每个输入音 5 dbm 67 dbm 三阶输入交调截点 (IIP3) 每个输入音 5 dbm 31 dbm LO 至 RF RFIN RFIP 端接 5 Ω,RF 端口产生 1xLO 1 dbm RF 至 LO LOIN LOIP 端接 5 Ω 95 dbc I/Q 幅度不平衡.5 db I/Q 相位不平衡.2 度 LO 至 I/Q RFIN RFIP 端接 5 Ω,BB 端口产生 1xLO 39 dbm 噪声系数 12. db 阻塞条件下的噪声系数 5 dbm 干扰, 相隔 5 MHz 14.4 db Rev. A Page 3 of 28

4 ADL5387 参数 条件 最小值典型值 最大值 单位 RF = 45 MHz 时的动态性能转换增益 4.4 db 输入 P1dB (IP1dB) 12.7 dbm 二阶输入交调截点 (IIP2) 每个输入音 5 dbm 69.2 dbm 三阶输入交调截点 (IIP3) 每个输入音 5 dbm 32.8 dbm LO 至 RF RFIN RFIP 端接 5 Ω,RF 端口产生 1xLO 87 dbm RF 至 LO LOIN LOIP 端接 5 Ω 9 dbc I/Q 幅度不平衡.5 db I/Q 相位不平衡.6 度 LO 至 I/Q RFIN RFIP 端接 5 Ω,BB 端口产生 1xLO 38 dbm 噪声系数 13.2 db RF = 9 MHz 时的动态性能 转换增益 4.3 db 输入 P1dB (IP1dB) 12.8 dbm 二阶输入交调截点 (IIP2) 每个输入音 5 dbm 61.7 dbm 三阶输入交调截点 (IIP3) 每个输入音 5 dbm 31.2 dbm LO 至 RF RFIN RFIP 端接 5 Ω,RF 端口产生 1xLO 79 dbm RF 至 LO LOIN LOIP 端接 5 Ω 88 dbc I/Q 幅度不平衡.5 db I/Q 相位不平衡.2 度 LO 至 I/Q RFIN RFIP 端接 5 Ω,BB 端口产生 1xLO 41 dbm 噪声系数 14.7 db 阻塞条件下的噪声系数 5 dbm 干扰, 相隔 5 MHz 15.8 db RF = 1,9 MHz 时的动态性能转换增益 3.8 db 输入 P1dB (IP1dB) 12.8 dbm 二阶输入交调截点 (IIP2) 每个输入音 5 dbm 59.8 dbm 三阶输入交调截点 (IIP3) 每个输入音 5 dbm 27.4 dbm LO 至 RF RFIN RFIP 端接 5 Ω,RF 端口产生 1xLO 75 dbm RF 至 LO LOIN LOIP 端接 5 Ω 7 dbc I/Q 幅度不平衡.5 db I/Q 相位不平衡.3 度 LO 至 I/Q RFIN RFIP 端接 5 Ω,BB 端口产生 1xLO 43 dbm 噪声系数 16.5 db 阻塞条件下的噪声系数 5 dbm 干扰, 相隔 5 MHz 18.7 db 1 L1 L2 C1 和 C11 的位置见图 63 Rev. A Page 4 of 28

5 绝对最大额定值 表 2. 参数 额定值 电源电压 VPOS1 VPOS2 VPOS3 5.5 V LO 输入功率 13 dbm (re: 5 Ω) RF/IF 输入功率 15 dbm (re: 5 Ω) 内部最大功耗 11 mw θja 54 C/W 最高结温 15 C 工作温度范围 4 C 至 +85 C 存储温度范围 65 C 至 +125 C 注意, 超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损坏 注意, 超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损坏 长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器件的可靠性 ESD 警告 ADL5387 ESD( 静电放电 ) 敏感器件 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电 尽管本产品具有专利或专有保护电路, 但在遇到高能量 ESD 时, 器件可能会损坏 因此, 应当采取适当的 ESD 防范措施, 以避免器件性能下降或功能丧失 Rev. A Page 5 of 28

6 CML 7 LOIP 8 LOIN 9 2 C 1 11 ML 1 CML COM 12 2 RFI N ADL5387 引脚配置和功能描述 2 P 2 4 CMR F 2 3 CMR F RFI 2 CMR F 1 9 VP X VPA 1 COM 2 BIAS 3 VPL 4 VPL 5 VPL 6 ADL5387 TOP VIEW (Not to Scale) 18 VPB 17 VPB 16 QHI 15 QLO 14 IHI 13 ILO NOTES 1. CONNECT THE EXPOSED PADDLE TO A LOW IMPEDANCE GROUND PLANE. 图 2. 引脚配置 表 3. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 说明 1 4 至 6 VPA, VPL, VPB, VPX 电源电压 分别用于 LO IF 偏置和基带部分的正电源电压 使用适当大小的电容将这些 17 至 19 2, 7, 1 COM, CML, CMRF 引脚去耦至电路板地 地 连接至低阻抗接地层 2, 23, 24 3 偏置 偏置控制 可在 BIAS 和 COM 之间连接电阻, 减少混频器内核电流 此引脚默认设置为开路 8, 9 LOIP, LOIN 本振 外部 LO 输入为 2xLO 频率 可通过 1 pf 电容对 LOIP 施加 dbm 单端 LO 同样地, 使 用 1 pf 将 LOIN 交流接地 这些输入还可通过巴伦以差分驱动 ( 建议使用巴伦 M/A-COM ETC1-1-13) 13 至 16 ILO, IHI, QLO, QHI I 通道和 Q 通道混频器基带输出 这些输出具有 5 Ω 差分输出阻抗 ( 每个引脚 25 Ω) 这些引脚 上的偏置电平等于 VPOS 2.8 V 每个输出对的摆幅为 2 V p-p( 差分 ), 可以驱动 2 Ω 负载 3 db 输出带宽为 24 MHz 21, 22 RFIN, RFIP RF 输入 可通过 1:1 巴伦将单端 5 Ω 信号施加于 RF 输入 ( 建议使用巴伦 M/A-COM ETC1-1-13) 另外, 必须将以地为参考的电感与 RFIP 和 RFIN 相连 ( 推荐值 = 12 nh) EP 裸露焊盘 连接至低阻抗接地层 Rev. A Page 6 of 28

7 ADL5387 典型性能参数除非另有说明,V S = 5 V,T A = 25 C,LO 驱动电平 = dbm,r BIAS = 开路 2 T A = 4 C INPUT P1dB 5 NORMALIZED TO 1MHz GAIN (db), IP1dB (dbm) GAIN BB RESPONSE (db) RF FREQUENCY (MHz) 图 3. 转换增益和 1 db 输入压缩点 (IP1dB) 与 RF 频率的关系 BB FREQUENCY (MHz) 图 6. 归一化 I/Q 基带频率响应 I CHANNEL Q CHANNEL T A = 4 C T A = 4 C IIP2, IIP3 (dbm) INPUT IP2 NOISE FIGURE (db) INPUT IP3 (I AND Q CHANNELS) RF FREQUENCY (MHz) 图 4. 输入三阶交调截点 (IIP3) 和输入二阶交调截点 (IIP2) 与 RF 频率的关系 RF FREQUENCY (MHz) 图 7. 噪声系数与 RF 频率的关系 MAGNITUDE ERROR (db) T A = 4 C QUADRATURE PHASE ERROR (Degrees) T A = 4 C RF FREQUENCY (MHz) 图 5. I/Q 增益失配与 RF 频率的关系 RF FREQUENCY (MHz) 图 8. I/Q 正交相位误差与 RF 频率的关系 Rev. A Page 7 of 28

8 ADL5387 GAIN (db), INPUT P1dB (dbm), NOISE FIGURE (db) INPUT IP2, Q CHANNEL INPUT IP2, I CHANNEL INPUT P1dB GAIN NOISE FIGURE INPUT IP LO LEVEL (dbm) 图 9. 转换增益 噪声系数 IIP3 IIP2 和 IP1dB 与 LO 电平的关系,f RF = 14 MHz INPUT IP2, INPUT IP3 (dbm) GAIN (db), INPUT P1dB (dbm), NOISE FIGURE (db) INPUT IP2, I CHANNEL INPUT IP2, Q CHANNEL GAIN INPUT IP LO LEVEL (dbm) NOISE FIGURE INPUT P1dB 图 12. 转换增益 噪声系数 IIP3 IIP2 和 IP1dB 与 LO 电平的关系,f RF = 9 MHz INPUT IP2, INPUT IP3 (dbm) IIP3 (dbm) AND NOISE FIGURE (db) T A = 4 C INPUT IP3 SUPPLY CURRENT NOISE FIGURE SUPPLY CURRENT (ma) IIP3 (dbm) AND NOISE FIGURE (db) T A = 4 C INPUT IP3 NOISE FIGURE R BIAS (kω) 图 1. 噪声系数 IIP3 和电源电流与 R BIAS 的关系,f RF = 14 MHz R BIAS (kω) 图 13. IIP3 和噪声系数与 R BIAS 的关系,f RF = 9 MHz NOISE FIGURE (db) R BIAS = 1kΩ R BIAS = 1kΩ R BIAS = 1.4kΩ R BIAS = 4kΩ RF BLOCKER INPUT POWER (dbm) 图 11. 噪声系数与输入阻塞电平的关系, f RF = 9 MHz(RF 阻塞 5 MHz 失调 ) GAIN (db), IP1dB, IIP2, I AND Q CHANNELS (dbm) MHz: GAIN 5 14MHz: IP1dB 14MHz: IIP2, I CHANNEL 4 14MHz: IIP2, Q CHANNEL 45MHz: GAIN 3 45MHz: IP1dB 45MHz: IIP2, I CHANNEL 2 45MHz: IIP2, Q CHANNEL R BIAS (kω) 图 14. 转换增益 IP1dB IIP2 I 通道和 IIP2 Q 通道与 R BIAS 的关系 Rev. A Page 8 of 28

9 ADL IP1dB, IIP3 (dbm) IIP3 1 T A = 4 C IP1dB BB FREQUENCY (MHz) INPUT IP2, I CHANNEL INPUT IP2, Q CHANNEL 图 15. IIIP3 IIP2 IP1dB 与基带频率的关系 INPUT IP2, I AND Q CHANNELS (dbm) LO LEAKAGE (dbm) xLO xLO INTERNAL 1xLO FREQUENCY (MHz) 图 18. LO 至 RF 泄漏与内部 1xLO 频率的关系 FEEDTHROUGH (dbm) xLO (INTERNAL) 2xLO (EXTERNAL) LEAKAGE (dbc) INTERNAL 1xLO FREQUENCY (MHz) 图 16. LO 至 BB 馈通与 1xLO 频率的关系 ( 内部 LO 频率 ) RF FREQUENCY (MHz) 图 19. RF 至 LO 泄漏与 RF 频率的关系 RETURN LOSS (db) 1 15 RETURN LOSS (db) RF FREQUENCY (MHz) 图 17. RF 端口回损与 RF 频率的关系, 通过 ETC 巴伦在特性板上测得, 偏置电感为 12 nh FREQUENCY (MHz) 图 2. 单端 LO 端口回损与 LO 频率的关系,LOIN 交流耦合至地 Rev. A Page 9 of 28

10 ADL5387 f RF = 14 MHz 时的分配 1 8 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C I CHANNEL Q CHANNEL INPUT IP3 (dbm) 图 21. IIP3 分配 INPUT IP2 (dbm) 图 24. I 通道和 Q 通道的 IIP2 分配 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C INPUT P1dB (dbm) 图 22. IP1dB 分配 NOISE FIGURE (db) 图 25. 噪声系数分配 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C I/Q GAIN MISMATCH (db) 图 23. I/Q 增益失配分配 QUADRATURE PHASE ERROR (Degrees) 图 26. I/Q 正交误差分配 Rev. A Page 1 of 28

11 ADL5387 f RF = 45 MHz 时的分配 T A = 4 C T A = 4 C I CHANNEL Q CHANNEL INPUT IP3 (dbm) 图 27. IIP3 分配 INPUT IP2 (dbm) 图 3. I 通道和 Q 通道的 IIP2 分配 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C INPUT P1dB (dbm) 图 28. IP1dB 分配 NOISE FIGURE (db) 图 31. 噪声系数分配 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C I/Q GAIN MISMATCH (db) 图 29. I/Q 增益失配分配 QUADRATURE PHASE ERROR (Degrees) 图 32. I/Q 正交误差分配 Rev. A Page 11 of 28

12 ADL5387 f RF = 9 MHz 时的分配 T A = 4 C T A = 4 C I CHANNEL Q CHANNEL INPUT IP3 (dbm) 图 33. IIP3 分配 INPUT IP2 (dbm) 图 36. I 通道和 Q 通道的 IIP2 分配 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C INPUT P1dB (dbm) 图 34. IP1dB 分配 NOISE FIGURE (db) 图 37. 噪声系数分配 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C I/Q GAIN MISMATCH (db) 图 35. I/Q 增益失配分配 QUADRATURE PHASE ERROR (Degrees) 图 38. I/Q 正交误差分配 Rev. A Page 12 of 28

13 ADL5387 f RF = 1,9 MHz 时的分配 1 8 T A = 4 C T A = 4 C INPUT IP3 (dbm) 图 39. IIP3 分配 INPUT IP2 (dbm) 图 42. I 通道和 Q 通道的 IIP2 分配 I CHANNEL Q CHANNEL T A = 4 C 1 8 T A = 4 C INPUT P1dB (dbm) 图 4. IP1dB 分配 NOISE FIGURE (db) 图 43. 噪声系数分配 T A = 4 C 1 8 T A = 4 C I/Q GAIN MISMATCH (db) 图 41. I/Q 增益失配分配 QUADRATURE PHASE ERROR (Degrees) 图 44. I/Q 正交误差分配 Rev. A Page 13 of 28

14 ADL5387 电路描述 ADL5387 可以分为五个部分 : 本振 (LO) 接口 RF 电压电流 (V-I) 转换器 混频器 差分发射极跟随器输出和偏置电路 器件详细框图如图 45 所示 RFIP RFIN BIAS DIVIDE-BY-TWO QUADRATURE PHASE SPLITTER 图 45. 功能框图 IHI ILO LOIP LOIN QHI QLO LO 接口产生两个相位相差 9 的 LO 信号, 以便以正交方式驱动两个混频器 通过 V-I 转换器将 RF 信号转换为电流, 然后馈入两个混频器 通过发射极跟随器缓冲混频器的差分 I 和 Q 输出 各部分的基准电流由偏置电路产生 以下是各部分的详细说明 LO 接口 LO 接口集成缓冲器放大器, 后接一个分频器, 以输入频率的一半产生两个载波, 并且互为正交关系 然后, 每个载波经放大并限幅, 以便驱动双平衡混频器 V-I 转换器差分 RF 输入信号施加于电阻衰减式共模基级, 将差分输入电压转换为输出电流 然后, 输出电流通过混频器级对两个半频 LO 载波进行调制 混频器 ADL5387 具有两个双平衡混频器 : 一个用于同相通道 (I 通道 ), 另一个用于正交通道 (Q 通道 ) 这些混频器基于吉尔伯特单元设计, 由四个交叉连接的晶体管组成 两个混频器的输出电流在阻性负载内相加, 然后馈入后继的发射极跟随器缓冲器 发射极跟随器缓冲器输出发射极跟随器驱动片外差分 I 和 Q 信号 输出阻抗通过片内 25 Ω 串联电阻设置, 后者为每个基带端口产生 5 Ω 差分输出阻抗 固定输出阻抗与降低有效增益的负载阻抗一起构成分压器 例如,5 Ω 差分负载具有比高 (1 kω) 差分负载阻抗低 1 db 的有效增益 偏置电路一个带隙基准电压电路产生与绝对温度成比例 (PTAT) 且与温度无关的基准电流, 用于不同部分 可利用 BIAS 引脚和地之间的外部电阻来降低混频器电流 当 BIAS 引脚开路时, 混频器工作电流达到最大值, 此时具有最大的动态范围 可通过放置一个接地电阻降低混频器电流, 从而降低总功耗 噪声系数和 IIP3 图 1 图 13 和图 14 显示了这些参数的效应 Rev. A Page 14 of 28

15 ADL5387 应用信息基本连接图 47 显示 ADL5387 的基本连接原理图 LO INPUT 1pF 8 LOIP 电源 ADL5387 的标称电源电压为 5 V, 并施加于 VPA VPB VPL 和 VPX 引脚 COM CML 和 CMRF 引脚应接地 应使用两个电容去耦每个电源引脚 ; 建议电容值为 1 pf 和.1 μf 本振 (LO) 输入 LO 端口以单端方式驱动 必须通过 1 pf 电容将 LO 信号直接交流耦合至 LOIP; 同样地, 通过 1 pf 电容将 LOIN 交流耦合至地 LO 端口针对宽带 5 Ω 匹配设计, 因而具有 6 MHz 至 4 GHz 的出色回损特性 LO 回损如图 2 所示 图 46 显示 LO 输入配置 9 LOIN 1pF 图 46. 单端 LO 驱动建议 LO 驱动电平介于 6 dbm 和 +6 dbm 之间 对于 5 MHz 以下的工作频率而言, 应使用 dbm 的最小 LO 驱动电平 器件输入端的 LO 频率应当等于混频器内核所需 LO 频率的两倍 施加的 LO 频率在 6 MHz 至 4 GHz 范围内 RFC ETC nH 1pF 1pF 12nH V POS VPA CMRF CMRF RFIP RFIN CMRF VPX VPB 18 V POS.1µF 1pF 2 COM VPB 17 1pF.1µF 3 BIAS 4 VPL ADL5387 QHI 16 QLO 15 QLO QHI V POS.1µF 1pF 5 VPL 6 VPL CML LOIP LOIN CML CML COM IHI 14 ILO 13 ILO IHI pF LO 1pF 图 47. ADL5387 基本连接原理图 Rev. A Page 15 of 28

16 ADL5387 RF 输入 RF 输入的差分输入阻抗约为 5 Ω 为实现最佳性能, 通过巴伦以差分形式驱动 RF 端口 建议使用巴伦 M/A-COM ETC 器件的 RF 输入应当与 1 pf 电容交流耦合 另外, 必须将以地为参考的扼流圈电感与 RFIP 和 RFIN 相连 ( 推荐值为 12 nh,coilcraft 42CS-R12XJL), 以提供适当的偏置 为此应用选择合适的扼流电感时, 必须考虑一些重要的因素 首先, 电感必须要能够处理来自两个 RF 输入引脚 (RFIP RFIN) 的稳定直流电流, 数值约为 4 ma ( 推荐的 42 电感具有 5 ma 额定电流 ) 扼流圈电感用于提供极低电阻的对地直流路径, 以及在 RF 频率时提供高交流阻抗, 从而不影响 RF 输入阻抗 自谐振频率高于 RF 输入频率的扼流电感可确保扼流圈继续寻找感性负载, 因此在 RF 频率下具有更为可预测的交流阻抗 (jωl) 图 48 显示 RF 输入配置 ETC RF INPUT 12nH 12nH 1pF 21 RFIN 1pF 22 RFIP 图 48. RF 输入 差分 RF 端口回损的特性如图 49 所示 S(1, 1) (db) FREQUENCY (GHz) 图 49. 差分 RF 端口回损基带输出基带输出 QHI QLO IHI 和 ILO 是固定阻抗端口 各基带对具有 5 Ω 差分输出阻抗 输出可提供低至 2 Ω 的差分负载 ( 线性度和增益略有下降 ), 或通常用于 ADC 的高阻抗差分负载 (5 Ω 或更大阻抗具有同样出色的线性度 ) TCM9-1 9:1 巴伦将差分 IF 输出转换为单端输出 使用 5 Ω 负载时, 此巴伦向器件提供 45 Ω 负载 这些输出的典型最大线性电压摆幅为 2 V p-p 差分电压 这些引脚上的偏置电平等于 VPOS 2.8 V 3 db 输出带宽为 24 MHz 图 5 所示为基带输出配置 QHI 16 QHI QLO 15 QLO IHI 14 IHI ILO 13 图 5. 基带输出配置 ILO Rev. A Page 16 of 28

17 ADL5387 误差矢量幅度 (EVM) 性能 EVM 是数字无线发射机或接收机的性能量化指标 接收机接收到的信号允许所有星座点位于各自的理想位置 但实现过程中的各种缺陷 ( 例如 : 载波泄漏 相位噪声和正交误差 ) 可导致实际星座点偏离其理想位置 ADL5387 在各种调制方案下显示出极佳的 EVM 性能 图 51 显示 16 QAM 调制方案和 IF 基带的点对点应用在输入功率范围内的典型 EVM 性能 ADL5387 上的差分直流失调约为几毫伏 不过, 将基带输出与 1 μf 电容交流耦合有助于消除直流失调, 并增强 EVM 性能 对于 1 MHz 带宽信号,1 μf 交流耦合电容配合 5 Ω 差分负载可获得约 64 Hz 的高通转折频率, 同时仅从基带信号吸收微不足道的调制信号能量 通过基带输出端的交流耦合电容, 可消除低输入功率水平下限制动态范围的直流失调影响 EVM (db) 图 52 显示 ADL5387 交流耦合时的 EVM 性能, 采用 IEEE 82.16e WiMAX 信号 EVM (db) INPUT POWER (dbm) 图 52. RF = 75 MHz IF = Hz EVM 与 16 QAM 1 MHz 带宽移动 WiMAX 信号输入功率的关系 ( 交流耦合基带输出 ) 图 53 显示 WCDMA 信号在宽 RF 输入功率范围内的 IF EVM 性能 INPUT POWER (dbm) 图 51. RF = 14 MHz IF = Hz EVM 与 16 QAM 1 Msym/s 信号输入功率的关系 ( 交流耦合基带输出 ) EVM (db) INPUT POWER (dbm) 图 53. RF = 195 MHz IF = Hz EVM 与 WCDMA 输入功率的关系 ( 交流耦合基带输出 ) Rev. A Page 17 of 28

18 ADL5387 COS LO t IF IF IF + + IF IF 9 +9 LSB LO USB + IF IF + IF SIN LO t 图 54. 镜像问题的图解 低 IF 镜像抑制镜像抑制比指的是在期望输入频率条件下产生的中频 (IF) 信号电平与在镜像频率条件下产生的中频 (IF) 信号的比值 镜像抑制比的单位为分贝 镜像电压可远远高于期望信号的电压, 会影响下变频过程 ; 因此, 恰当的镜像抑制非常重要 镜像问题见图 54 如果上半部分边带( 下半部分边带 ) 为所需的频带,Q 通道 (I 通道 ) 的 9 偏移将消除下半部分边带 ( 上半部分边带 ) 内的镜像 图 55 显示 ADL5387 对于低中频应用 ( 例如 CDMA2) 的出色镜像抑制能力 若 IF = 1.23 MHz, 则 ADL5387 在宽频率范围内的镜像抑制大于 45 db IMAGE REJECTION AT 1.23MHz (db) 示例基带接口在大多数直接变频接收机设计中, 需要在指定频段内选择所需的载波 期望通道可通过将 LO 调谐至适当的载波频率来解调 如果期望 RF 频段包含多个目标载波, 相邻载波也可下变频至较低的中频频率 如果这些相邻载波相对于所需载波较大, 因为可能使基带信号检测电路过驱, 所以可能会有问题 因此, 通常必须插入滤波器, 以充分抑制相邻载波 在设计滤波器网络时, 需要考虑 ADL5387 和 ADC 输入的整体源 负载阻抗 ADL5387 专为驱动高阻抗 ADC 输入而设计, 差分基带输出阻抗为 5 Ω 比较理想的情况是, 利用一个端接电阻 ( 例如 :5 Ω 电阻 ) 将 ADC 输入的阻抗降至较低水平 端接电阻有利于更好定义 ADC 输入端的输入阻抗滤波器网络的阶数和类型由所需高频抑制 通带纹波和群延迟决定 滤波器设计表列出了各种滤波器类型及阶数, 说明了 1 Hz 截止频率和 1 Ω 负载条件下的归一化电感和电容值 根据实际所需截止频率和负载阻抗对归一化的原型元件值进行调整后, 串行电抗元件的数量减半, 以实现最终的平衡滤波器网络元件值 RF INPUT FREQUENCY (MHz) 图 55. 镜像抑制与 CDMA2 信号 RF 输入频率的关系,IF = 1.23 MHz Rev. A Page 18 of 28

19 ADL5387 图 56 显示的是一个二阶巴特沃兹低通滤波器, 在本例中, ADL5387 的差分负载阻抗为 5 Ω, 源阻抗为 5 Ω 当负载 - 源阻抗比为 1:1 时, 归一化串联电感值为.74 H, 归一化旁路电容的电容值为 F 在截止频率为 1.9 MHz 的条件下, 单端等效电路由一个.54 μh 串联电感和一个 433 pf 旁路电容组成 当.54 μh 电感一分为二时, 平衡配置得以实现, 从而能实现如图 56 所示的网络 V S V S V S R S =.1 R L R S = 5Ω R S = 5Ω R S 2 R S 2 = 25Ω = 25Ω L N =.74H NORMALIZED SINGLE-ENDED CONFIGURATION.54µH DENORMALIZED SINGLE-ENDED EQUIVALENT.27µH BALANCED CONFIGURATION.27µH C N F 433pF 433pF R L = 5Ω f C = 1Hz R L = 5Ω f C = 1.9MHz R L 2 R L 2 = 25Ω = 25Ω 图 56. 二阶巴特沃兹低通滤波器设计示例完整的设计示例见图 59 一个转折频率为 1.9 MHz 的六阶巴特沃兹差分滤波器可将 ADL5387 的输出信号传输至 ADC 输入端 5 Ω 负载电阻用于定义 ADC 的输入阻抗 滤波器是典型直接变频 WCDMA 应用所必需的, 距离载波中频频率 1.92 MHz 时, 需要 1 db 的抑制能力, 距离载波中频频率 2.7 MHz 时, 需要 1 db 的抑制能力 滤波器的频率响应和群延迟测量值见图 57 和图 58 MAGNITUDE RESPONSE (db) DELAY (ns) FREQUENCY (MHz) 图 57. 基带滤波器响应 FREQUENCY (MHz) 图 58. 基带滤波器群延迟 Rev. A Page 19 of 28

20 ADL5387 RFC ETC nH 1pF 1pF 12nH C AC 1µF 27µH 27µH 1µH V POS 1 VPA CMRF CMRF RFIP RFIN CMRF VPX VPB 18 V POS C AC 1µF 27pF 91pF 68pF 5Ω ADC INPUT.1µF 1pF 2 COM VPB 17 1pF.1µF 27µH 27µH 1µH 3 BIAS 4 VPL ADL5387 QHI 16 QLO 15 V POS 5 VPL IHI 14.1µF 1pF 6 VPL CML 1pF 1pF LO LOIP LOIN CML CML COM ILO 13 C AC 1µF 27µH 27µH 1µH C AC 1µF 27pF 91pF 68pF 5Ω ADC INPUT 27µH 27µH 1µH 图 59. 六阶低通巴特沃兹基带滤波器原理图 Rev. A Page 2 of 28

21 特性设置图 6 至图 62 显示广泛用于 ADL5387 的通用特性平台设置图 62 所示的设置用于执行批量测试,LO 和 RF 输入端均使用正弦信号 自动化 Agilent-VEE 程序用于通过 IEEE 总线控制设备 此设置用于测量增益 IP1dB IIP2 IIP3 I/Q 增益匹配和正交误差 ADL5387 特性板的每个差分基带端口上都具有一个 9:1 阻抗变压器, 以执行差分转单端转换 图 6 和图 61 所示的两种设置用于执行 NF 测量 图 6 显示无阻塞信号时用于测量 NF 的设置, 图 61 是存在阻塞时用于测 ADL5387 量 NF 的设置 两种设置中, 噪声均在 1 MHz 的基带频率下测量 对于应用阻塞的情况, 输出阻塞位于 15 MHz 基带频率下 请注意, 存在阻塞时测量 NF 必须非常小心 RF 阻塞发生器必须进行滤波, 以防止其噪声 ( 随着发生器输出功率上升而增加 ) 覆盖 ADL5387 的噪声贡献 RF 和镜像频率需要至少 3 db 的衰减 例如, 向 ADL5387 施加 1848 MHz 的 2xLO, 则内部 1xLO 为 924 MHz 为了获得 15 MHz 的输出阻塞信号, 应将 RF 阻塞发生器设置为 939 MHz, 并调谐滤波器, 使得发生器在期望 RF 频率 (934 MHz) 和镜像 RF 频率 (914 MHz) 下均获得至少 3 db 的衰减 最后, 必须从输出去除阻塞 ( 通过 1 MHz 低通滤波器 ), 以防止阻塞覆盖分析仪 SNS CONTROL HP 6235A POWER SUPPLY 6dB PAD OUTPUT RF GND ADL5387 V POS CHAR BOARD LO Q I R1 5 FROM SNS PORT LOW-PASS FILTER AGILENT N8974A NOISE FIGURE ANALYZER INPUT IEEE AGILENT 8665B SIGNAL GENERATOR IEEE 图 6. 通用噪声系数测量设置 PC CONTROLLER Rev. A Page 21 of 28

22 ADL5387 R&S SMT3 SIGNAL GENERATOR BAND-PASS TUNABLE FILTER BAND-REJECT TUNABLE FILTER 6dB PAD RF Q R1 5Ω R&S FSEA3 SPECTRUM ANALYZER HP 6235A POWER SUPPLY GND V POS ADL5387 CHAR BOARD LO 6dB PAD I 6dB PAD LOW-PASS FILTER BAND-PASS CAVITY FILTER HP8745 LOW NOISE PREAMP AGILENT 8665B SIGNAL GENERATOR 图 61. 存在阻塞时的噪声系数测量设置 dB PAD RF 3dB PAD IN RF AMPLIFIER OUT 3dB PAD IEEE IEEE IEEE IEEE R&S SMT-6 R&S SMT-6 AGILENT E3631 PWER SUPPLY AGILENT E8257D SIGNAL GENERATOR RF GND V POS 3dB PAD 6dB PAD RF ADL5387 CHAR BOARD LO 6dB PAD AGILENT 11636A Q I 6dB PAD 6dB PAD VP GND RF INPUT SWITCH MATRIX INPUT CHANNELS A AND B IEEE IEEE IEEE PC CONTROLLER R&S FSEA3 SPECTRUM ANALYZER HP 858A VECTOR VOLTMETER 图 62. ADL5387 通用特性设置 Rev. A Page 22 of 28

23 评估板 ADL5387 提供评估板 此评估板可用于单端或差分基带分析 默认配置用于单端基带分析 ADL5387 RFC T1 R8 L2 C11 C1 L1 R7 V POS C1 R1 C2 1 VPA CMRF 2 COM CMRF RFIP RFIN CMRF VPX VPB 18 VPB 17 C8 R6 C9 V POS V POS C3 R3 C4 R2 3 BIAS QHI 16 ADL VPL QLO 15 5 VPL IHI 14 6 VPL CML LOIP LOIN CML CML COM ILO 13 C12 R14 R16 R4 R9 R15 T2 R1 R11 R5 Q OUTPUT OR QHI QLO I OUTPUT OR IHI C6 C7 C5 C13 R13 R12 T3 ILO R17 T4 LO 图 63. 评估板原理图 Rev. A Page 23 of 28

24 ADL5387 表 4. 评估板配置选项 元件 功能 默认条件 VPOS, GND 电源和接地矢量引脚 不适用 R1, R3, R6 电源去耦 使去耦电阻短路或上电 R1, R3, R6 = Ω (85) C1, C2, C3, C4, C8, C9 电容提供最高 2 GHz 的直流耦合 C2, C4, C8 = 1 pf (42) C1, C3, C9 =.1 µf (63) C5, C6, C7, C1, C11 交流耦合电容 这些电容在 5 MHz 至 2 GHz 范围内提供所需的交流耦合 对于低至 3 MHz 的工作频率,C1 和 C11 应变为.1 µf C5, C6, C1, C11 = 1 pf (42), C7 = 开路 R4, R5, R9 至 R16 单端基带输出路径 这是评估板的默认配置 R14 至 R16 R4 R5 和 R13 用于连接至适当的巴伦接口 不安装 R9 R1 和 R11 R12 基带输出从 QHI 和 IHI 获得 R4, R5, R13 至 R16 = Ω (42), R9 至 R12 = 开路 用户可将评估板重新配置为使用全差分基带输出 R9 至 R12 可用于旁路 9:1 TCM9-1 变压器, 以提供差分基带输出 通过将 R9 至 R12 填充 Ω, 而不填充 R4 R5 R13 和 R16, 可访问差分基带信号 这样就无需去除变压器 基带输出从 Q_HI Q_LO I_HI 和 I_LO 的 SMA 获得 L1, L2, R7, R8 输入偏置 使用电感和电阻设置共模输入基级的输入偏置 工作频率高于 5 MHz 时, 默认值为 12 nh 对于低至 3 MHz 的工作频率,L1 和 L2 应变为 68 nh L1, L2 = 12 nh (42) R7, R8 = Ω (42) T2, T3 中频输出接口 TCM9-1 将差分高阻抗中频输出转换为单端输出 使用 5 Ω 负载时, T2, T3 = TCM9-1, 9:1 (Mini-Circuits) 此巴伦向器件提供 45 Ω 负载 中心抽头可通过电容去耦至地 C12, C13 去耦电容 C12 和 C13 用于抑制 TCM9-1 中心抽头上的噪声 C12, C13 =.1 µf (42) R17 LO 输入接口 LO 以单端信号驱动 虽然差分信号驱动无性能变化, 但通过替换 LO R17 = Ω (42) 输入路径上的某个变压器 (T4, ETC1-1-13), 可提供变化选项 T1 RF 输入接口 ETC 是 1:1 RF 巴伦, 将单端 RF 输入转换为差分信号 T1 = ETC1-1-13, 1:1 (M/A COM) R2 R BIAS 可选偏置设置电阻 有关如何使用该功能的内容请参见偏置电路部分 R2 = 开路 Rev. A Page 24 of 28

25 ADL 图 64. 评估板顶层 图 66. 评估板底层 图 65. 评估板顶层丝网图 图 67. 评估板底层丝网图 Rev. A Page 25 of 28

26 ADL5387 外形尺寸 PIN 1 INDICATOR SQ BSC SQ.6 MAX.5 BSC.6 MAX REF EXPOSED PAD 24 1 PIN 1 INDICATOR SQ SEATING PLANE TOP VIEW 12 MAX.8 MAX.65 TYP MAX.2 NOM COPLANARITY.8.2 REF COMPLIANT TOJEDEC STANDARDS MO-22-VGGD BOTTOM VIEW 图 引脚引线框构芯片级封装 [LFCSP_VQ] 4 mm x 4 mm, 超薄体 (CP-24-2) 图示尺寸单位 :mm 6.25 MIN FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET A 订购指南 1 型号 温度范围 封装描述 封装选项 订购数量 ADL5387ACPZ-R2 4 C 至 +85 C 24 引脚 LFCSP_VQ CP ADL5387ACPZ-R7 4 C 至 +85 C 24 引脚 LFCSP_WQ,7" 卷带和卷盘 CP ,5 ADL5387ACPZ-WP 4 C 至 +85 C 24 引脚 LFCSP_WQ, 窝伏尔组件 CP ADL5387-EVALZ 评估板 1 Z = 符合 RoHS 标准的器件 Rev. A Page 26 of 28

27 ADL5387 注释 Rev. A Page 27 of 28

28 ADL5387 注释 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D6764sc--5/13(A) Rev. A Page 28 of 28

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