ADI實(shí)驗(yàn)室電路:如何在IQ調(diào)制器的輸出端提供固定功率增益

電路功能與優(yōu)勢

無論IQ調(diào)制器是用于直接變頻應(yīng)用還是作為上變頻器用于第一中頻（IF），通常都會(huì)有一些增益直接施加在IQ調(diào)制器之后。本文將介紹如何選擇合適的驅(qū)動(dòng)器放大器，以便在 IQ調(diào)制器的輸出端提供第一級(jí)增益。圖1所示器件為 ADL5375 IQ調(diào)制器和 ADL5320 驅(qū)動(dòng)器放大器。這兩款器件在系統(tǒng)性水平方面匹配良好；也就是說，它們具備同等性能，因此任何一方都不會(huì)造成整體性能下降。由于這些器件的動(dòng)態(tài)范圍匹配良好，因此建議在IQ調(diào)制器與RF驅(qū)動(dòng)器放大器之間進(jìn)行簡單的直接連接，器件之間無需任何衰減。

圖1. 帶輸出功率增益的IQ調(diào)制器電路原理圖

電路描述

ADL5375 是一款通用型高性能IQ調(diào)制器，輸出頻率范圍是400 MHz至6 GHz。由于具備低噪聲和750 MHz的寬輸入基帶帶寬（3 dB），因此可通過多種調(diào)制和帶寬的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)該器件。這些輸入信號(hào)能夠以直流或復(fù)數(shù)中頻為中心。

與 ADL5375 的LO接口為1XLO型，即輸出頻率和LO頻率相等（當(dāng)基帶信號(hào)以直流為中心時(shí)）。

系統(tǒng)級(jí)計(jì)算和RF放大器選擇

在1 GHz至2 GHz的頻率范圍內(nèi)， ADL5375 的輸出壓縮點(diǎn)（OP1dB）和三階壓縮點(diǎn)（OIP3）分別為10 dBm和25 dBm左右。在選擇RF放大器以便在IQ調(diào)制器之后提供增益時(shí)，必須選擇輸入P1dB和輸入IP3等于或略高于這些數(shù)值的器件。如果所選器件的輸入P1dB和輸入IP3較低，則會(huì)導(dǎo)致級(jí)聯(lián)性能降低；如果這兩項(xiàng)規(guī)格明顯高于ADL5375，卻不會(huì)帶來任何好處，并且可能會(huì)造成信號(hào)鏈的總電源電流出現(xiàn)不必要增加。

ADL5320是一款驅(qū)動(dòng)器放大器（需要外部調(diào)諧元件的RF放大器），額定工作范圍是400 MHz至2700 MHz。采用5 V電源供電時(shí)，其功耗為104 mA（也可以采用低至3.3 V的電源供電，此時(shí)功耗和性能都有所下降）。

表1顯示了1900 MHz條件下 ADL5375 IQ調(diào)制器折合到輸出端的IP3 （OIP3）和P1dB （OP1dB）以及 ADL5320驅(qū)動(dòng)器放大器折合到輸入端的規(guī)格。兩種情況下，IQ調(diào)制器折合到輸出端的規(guī)格與放大器折合到輸入端的規(guī)格之間均相差3 dB左右。

表1. 1900 MHz條件下 ADL5375 IQ調(diào)制器與 ADL5320 驅(qū)動(dòng)器放大器的IP3和P1dB規(guī)格

圖2顯示了2140 MHz條件下IQ調(diào)制器與驅(qū)動(dòng)器放大器的仿真級(jí)聯(lián)性能。此仿真利用 ADIsimRF 設(shè)計(jì)工具來完成。值得注意的是，調(diào)制器的OIP3 （24.2 dBm）與復(fù)合OIP3 （36.5 dBm）之差12.3 dB剛好略小于 ADL5320 驅(qū)動(dòng)器放大器的增益（13.7 dB）。這表明驅(qū)動(dòng)器放大器對(duì)總體OIP3的影響非常小。

圖2. 顯示了ADL5375與ADL5320級(jí)聯(lián)性能的ADIsimRF設(shè)計(jì)工具屏幕截圖

圖3顯示了IQ調(diào)制器輸出端與復(fù)合電路輸出端所測OIP3與輸出功率（POUT）的關(guān)系圖。兩條OIP3曲線輪廓的形狀非常相似，只在輸出功率和OIP3方面有所偏移。這進(jìn)一步表