无源收发混频器I中的宽带LO噪声

发送器：

MAX2039使用了一个无源场效应管混频器，具有与MAX9994相同的LO缓冲器。IC可以用作上变频器和下边频器，两种情况下的变换损耗(Lc)均为7.0dB。下变频和上变频时，IP3分别为34.5dBm和33.5dBm。用作上变频器时，“接收器”部分提到的LO噪声参数同时也决定了RF端的宽带输出噪声底。如果这个结论成立，下变频器中本振缓冲放大器噪声(L)与输入RF阻塞电平的相互混频应该与IF信号和RF发射端口噪声(L)的相互混频相同。MAX9994和MAX2039使用相同的无源混频器和缓冲放大器，如果能测量到MAX9994中的L，那么就可以使用同一个L推导MAX2039的宽带发射噪声。我们的目标是用接收器测量确定的L推算发射噪声，并通过测量对其进行校验。

特性曲线中的区域3存在阻塞电平，假如Prf = 5dBm, 那么IF放大器增益未被压缩。MAX9994中无源混频器输出端的噪声底比IF放大器的输入噪声(2.5 - 174dBm/Hz)要高(Pin - Lc + L = 5 - 7 + 160 = -158-dBm/Hz)。这个噪声仅由IF放大器放大，并出现在MAX9994的输出端。因而，MAX9994中无源混频器的LO噪声测量不会受IF放大器的干扰。

根据LO噪声、接收模式下无源混频器的L = 160dBc/Hz，以及混频器的变换损耗Lc，可以推出发送状态下的以下结论：一个10dBm的输入IF信号，会在输出端产生3.0dBm、噪声底为3 - 160 = -157dBm/Hz的 RF信号。当这个外部RF噪声底被器件放大22.0-dB后，可以得到Nout = -135dBm/Hz。可以通过图6所示装置验证这一结论。因此，可以用一个参数L (dBc/Hz)，测定发射噪声底，该参数在阻塞噪声测量中的推导方法请参考文献[4]。


图6. 测量上变换器RF输出噪声的实验装置。

结论

本文介绍了LO噪声对基站收发混频器的影响。着重讨论了由多级缓冲放大器驱动的场效应管、二极管核混频器的SNR测量方法。

1. 阻塞情况下，下变频接收器的SNR衰减；
2. 上变频混频器中，RF输出噪声底的确定。

文章给出了基站中无源混频器IC的本振噪声L (单位dBc/Hz)定义，利用它可以评估噪声对收发器性能的影响。

参考文献

1. Frequency Mixers Level 17. (Available at www.minicircuits.com)
2. H .Wohlmuth and W.Simburger,"A High IP3 RF Receiver Chip Set for Mobile Radio Base Stations Up to 2 GHz," IEEE JSSC, July 2001.
3. U. Karthaus, "High Dynamic Range SiGe Downconverter with Power Efficient 50O IF Output Buffer," 2004 RFIC Symposium Digest, pp 551-554.
4. K.Krishnamurthi and S.Jurgiel, "Specification and Measurement of Local Oscillator Noise in Base Station Mixer ICs," Microwave Journal, April 2003, pp 96-104.
5. E.Ngompe, "Computing the LO Noise Requirements in a GSM receiver," Applied Microwave and Wireless, pp.54-58, July 1999.
6. Draft GSM 05.05 V8.1.0, European Telecommunications Standard Institute, pg 29, Nov 1999.
7. Maxim Integrated Products, MAX9994, MAX9996 and MAX2039 datasheets. 8. "Requirements for Spurious emissions in Receiver Bands," Section 6.6.2.1.4, ETSI TS 101 087 V8.5.0 (2000-11), page 41.

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