高線性度有源混頻器IC的性能及集成度繼續在提高，盡管單端RF及LO輸入端口正在成為標準，但中頻(IF)輸出變壓器的集成很困難，且對于全差分IF架構來說并不理想，但很多系統仍要求采用單端IF輸出。本文提出了基于變壓器的IF匹配技術與基于分立器件式拜侖(BALUN)方法，并對兩者進行性能、成本和尺寸上的比較。

高線性度有源混頻器最近的性能改進得到無線及有線基礎系統集成商更多的關注。與傳統無源混頻器相比，良好設計的高線性度有源混頻器擁有以下幾種優勢：低本振(LO)泄漏電平；低本振驅動電平；更高輸出信號電平；解決方案尺寸更小。低LO泄漏的實現是由于采用了平衡電路拓撲，以及采用近乎完美及可重復的IC對稱版圖設計。

在UHF及微波頻段，低噪聲放大器(LNA)、濾波器及壓控振蕩器(VCO)等一般都為單端。因此，早期的高線性度有源混頻器要求為RF及LO端口使用外部變壓器，從而增加了整個解決方案的成本及尺寸。現在，單端50ΩRF輸入可以集成RF變壓器，而集成放大器使單端LO輸入實現成為可能，此類放大器可精確地將單端輸入轉換成用于驅動雙平衡混頻器開關內核的差分輸入。

在典型的IF輸出頻段，SAW濾波器、放大器及ADC等均可采用差分接口，因此無需使用IF變壓器。但很多系統仍然要求采用單端IF輸出。由于成本、物理尺寸及制造可變性等因素，在這些應用中利用變壓器來執行差分至單端轉換并不理想。而且，由于在芯片上實現VHF變壓器所需的面積很大，故對這些應用中所使用的IF輸出變壓器進行集成并不實際。而執行差分至單端轉換的內部IF放大器則可以在某些低功率有源混頻器中實現，但在高線性度應用中的表現并不佳，除非在IF放大前能對混頻器輸出進行濾波。

變壓器IF匹配

圖1所示的LT5522為一款帶集成變壓器RF輸入的高信號電平下變頻混頻器。在1.2GHz至2.3GHz的頻帶內，其射頻端口在內部實現匹配。只需在RF輸入上使用一個旁路器件，即可在低至600MHz或高至2.7GHz的頻率上工作。LO輸入經過內部匹配，以用于從400MHz至2.7GHz的單端50Ω工作。差分IF輸出阻抗在內部被設置為400Ω電阻與1pF電容并聯的阻抗網絡。圖1為一種由L1、L2及C4組成的簡單三組件低通IF匹配網絡，可將內部400Ω差分輸出阻抗轉換成240MHz中頻頻率上的200Ω差分阻抗。而變壓器T1則將200Ω差分IF輸出轉換成50Ω單端輸出。每一集電極開路IF輸出從T1中心抽頭上吸取15mA的DC偏置電流。

圖1所示的低通匹配組件是基于圖2所示的阻抗變壓器。假設使用4:1變壓器，則IF輸出匹配的帶寬很寬，這要歸功于阻抗變換器的低Q值(Q=1)。

分立器件式拜侖IF匹配

低通IF匹配與變壓器可用如圖3所示的分立器件式拜侖來代替。L與C值被計算成可在IF頻率上實現180°的相移，并轉換阻抗。整個應用方案如圖4所示，其中240MHz拜侖由L1、L2、C4及C6構成。L3取消了內部1pF電容，并給IF+引腳提供偏壓，C7則為一個隔直電容。

與變壓器相比，此分立器件式拜侖的帶寬較窄。如果不要求50Ω端接電阻的話，則可通過提高負載電阻來增加帶寬。

性能測試

兩種IF匹配技術的測量性能列于表中。

這兩種方案最大的不同是，用分立器件式拜侖測得的LO-IF泄漏較高，與使用變壓器方案的泄漏相比為-32dBm比-58dBm。由于分立器件式拜侖的器件值僅在240MHz中頻上優化，因此會有較高的LO泄漏。變壓器匹配方案的IIP3相對要高1.2dB，因為變壓器在互調音頻上的混頻器輸出呈現出一個寬帶及平衡阻抗。相反，采用分立器件式拜侖方案的變頻增益則相對要高0.8dB，因為可消除變壓器損耗。

從兩種匹配技術的RF性能與IF輸出頻率的關系比較可以發現其最大的不同在于NF。分立器件式拜侖匹配在所需240MHz中頻的±20MHz帶寬內具有更好的NF，但隨著IF帶寬的增加而迅速變差。而變壓器匹配則在所顯示的整個100MHz IF帶寬內都具有良好的NF。

本文小結

當IF帶寬小于20% IF頻率時，分立器件式中頻拜侖匹配技術是混頻器應用中變壓器匹配方案的一種良好替代。在此帶寬內，最主要的性能下降是LO-IF泄漏。對于較寬的IF帶寬而言，NF會增加得太高，故此時應采用變壓器匹配方案。