ADI實(shí)驗室電路:如何在IQ調制器的輸出端提供固定功率增益

電路功能與優(yōu)勢

無(wú)論IQ調制器是用于直接變頻應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調制器之后。本文將介紹如何選擇合適的驅動(dòng)器放大器，以便在 IQ調制器的輸出端提供第一級增益。圖1所示器件為 ADL5375 IQ調制器和 ADL5320 驅動(dòng)器放大器。這兩款器件在系統性水平方面匹配良好；也就是說(shuō)，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調制器與RF驅動(dòng)器放大器之間進(jìn)行簡(jiǎn)單的直接連接，器件之間無(wú)需任何衰減。

圖1. 帶輸出功率增益的IQ調制器電路原理圖

電路描述

ADL5375 是一款通用型高性能IQ調制器，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(guò)多種調制和帶寬的信號來(lái)驅動(dòng)該器件。這些輸入信號能夠以直流或復數中頻為中心。

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

系統級計算和RF放大器選擇

在1 GHz至2 GHz的頻率范圍內， 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值的器件。如果所選器件的輸入P1dB和輸入IP3較低，則會(huì )導致級聯(lián)性能降低；如果這兩項規格明顯高于A(yíng)DL5375，卻不會(huì )帶來(lái)任何好處，并且可能會(huì )造成信號鏈的總電源電流出現不必要增加。

ADL5320是一款驅動(dòng)器放大器（需要外部調諧元件的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調制器折合到輸出端的IP3 （OIP3）和P1dB （OP1dB）以及 ADL5320驅動(dòng)器放大器折合到輸入端的規格。兩種情況下，IQ調制器折合到輸出端的規格與放大器折合到輸入端的規格之間均相差3 dB左右。

表1. 1900 MHz條件下 ADL5375 IQ調制器與 ADL5320 驅動(dòng)器放大器的IP3和P1dB規格

圖2顯示了2140 MHz條件下IQ調制器與驅動(dòng)器放大器的仿真級聯(lián)性能。此仿真利用 ADIsimRF 設計工具來(lái)完成。值得注意的是，調制器的OIP3 （24.2 dBm）與復合OIP3 （36.5 dBm）之差12.3 dB剛好略小于 ADL5320 驅動(dòng)器放大器的增益（13.7 dB）。這表明驅動(dòng)器放大器對總體OIP3的影響非常小。

圖2. 顯示了ADL5375與ADL5320級聯(lián)性能的ADIsimRF設計工具屏幕截圖

圖3顯示了IQ調制器輸出端與復合電路輸出端所測OIP3與輸出功率（POUT）的關(guān)系圖。兩條OIP3曲線(xiàn)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