AD831高性能、低失真500MHz混频器技术手册

概述
AD831是一款低失真、宽动态范围、单芯片混频器，适合诸如HF和VHF接收机中的RF-IF下变频、DMR基站中的第二混频器、直流-基带变频、正交调制和解调以及超声成像中的多普勒频移检测等应用。该混频器内置一个LO驱动器和一个低噪声输出放大器，同时提供用户可编程功耗和三阶交调截点。

AD831提供+24 dBm三阶交调截点，可实现-10 dBm LO功耗，无需高功耗LO驱动器，也不存在相应的屏蔽和隔离问题，因而与无源混频器相比，能够改善系统性能，降低系统成本。

该混频器采用±5 V电源供电时，RF、IF和LO端口可以为直流或交流耦合；采用9 V最小单电源供电时，这些端口可以为交流耦合。混频器采用RF和LO输入的工作频率可高达500 MHz。
数据表：*附件：AD831高性能、低失真500MHz混频器技术手册.pdf

该混频器的IF输出可作为差分电流输出或单端电压输出。差分输出来自一对开集，并可通过一个变压器或电容进行交流耦合，以提供250 MHz输出带宽。在下变频应用中，可将单电容跨接在这些输出上来实现低通滤波器，以便直接在混频器内核处减小谐波，简化输出滤波。构建正交幅度调制器或镜像抑制混频器时，将两个AD831相连可对其差分电流输出求和。

积分低噪声放大器提供一个单端电压输出，并可驱动滤波器、50 W放大器输入以及模数转换器等低阻抗负载。该器件的小信号带宽超过200 MHz。连接在引脚OUT和FB之间的单个电阻用来设置增益。该放大器具有低直流失调特性，因而可以用于直流-基带变频和正交幅度解调等直流耦合应用。

使用混频器的输出放大器和最佳源阻抗时，该混频器的SSB噪声系数在70 MHz时为10.3 dB。与无源混频器不同，AD831不存在插入损耗，无需外部双工器，也不需要进行无源端接。

利用可编程偏置特性，用户可通过降低1 dB压缩点和三阶交调截点来降低功耗，从而可以在动态范围和功耗之间进行权衡考虑。例如，在蜂窝和双向无线电基站中，AD831可以用作低功耗第二混频器，同时依然能提供远优于无源解决方案的性能。
特性

• 双重平衡混频器
• 低失真：
  +24 dBm三阶交调截点(IP3)
  +10 dBm 1 dB压缩点
• 带宽：
  500 MHz RF和LO输入带宽
  250 MHz差分电流IF输出
  直流到200 MHz以上单端电压IF输出
• 低LO驱动要求：–10 dBm
• 单电源或双电源供电
• 使用双电源时为直流耦合
  所有端口都可直流耦合
  无低频下限—工作频率低至DC
• 用户可编程功耗

框图

ad831–典型性能特征

工作原理

AD831 由一个混频器核心、一个限幅放大器、一个低噪声输出放大器和一个偏置电路组成（见图 1）。

混频器的射频输入被转换为差分电流，由一个高线性度跨导放大器（由晶体管 Q1、Q2 以及电阻 R1、R2 构成）产生。生成的电流驱动差分对 Q3、Q4、Q5、Q6。本振输入通过一个高增益、低噪声限幅放大器输入，该放大器将 -10dBm 的本振输入转换为方波电压。此电压驱动差分对 Q3、Q4 以及 Q5、Q6 的求和节点，在中频端口产生射频和本振输入的和频与差频，以及由本振频率奇次谐波与射频输入混频产生的一系列低频分量。

一个片上网络为射频和本振输入提供偏置电流；当这些输入交流耦合时，该网络启用，而当 AD831 直流耦合时，该网络禁用。

当使用内部输出放大器时，引脚 IFN 和 IFP 重新连接到引脚 AFN 和 AFP；片上负载电阻将电压转换为电流，以驱动输出放大器。这些负载电阻与电阻 R1、R2 的比值决定了从射频到中频的标称零增益（0dB）。增益（单位：dB）的表达式为：
混频器在引脚 IFN 和 IFP 处有两个集电极开路输出（差分电流）。通过将中心抽头变压器（匝数比为 1.1:1）连接到引脚 IFN 和 IFP（如图 2 所示），这些电流可用于实现射频到中频的标称单位增益。

编程偏置电流

由于 AD831 的射频端口是甲类电路，最大射频输入与偏置电流成正比。通过将 BIAS 引脚连接到正电源可减小该偏置电流（见图 3）。对于正常工作，BIAS 引脚应连接到正电源。为实现最低功耗，BIAS 引脚应直接连接到正电源。对于标称正电源，调整范围为 100mA，在最低功耗时总电流为 45mA。

低通滤波

在混频器和输出放大器之间可添加一个简单的低通滤波器，通过约 14Ω（公差为 20%，相当于 200Ω 并联 17Ω）的电阻对内部电阻负载进行旁路（见图 4）。在典型的下变频应用中，该一阶低通滤波器的转角频率（(f = frac{1}{2 pi R_{C} C_{F}})）应放置在中频频率减去约 3dB 频率处。因此，对于 70MHz 的中频，若选择 (R_{C} = 14 Omega)，则应选择 (C_{F} = frac{1}{2 pi times 14 Omega times 140 MHz} approx 82 pF)，即最接近的标准值。

使用输出放大器

AD831 的输出放大器将混频器核心的差分电流转换为单端电压，并在 50Ω 负载（+10dBm）上提供高达 ±1V 峰值的输出。对于单位增益操作（见图 5），输入 VP、IFP、AP 连接到混频器核心的集电极开路输出，OUT 连接到 VFB。