【無線射頻芯片】-針對ISM應(yīng)用的混頻器充分發(fā)揮LTCC技術(shù)的優(yōu)勢

1/1針對ISM應(yīng)用的混頻器充分發(fā)揮LTCC技術(shù)的優(yōu)勢多數(shù)無線應(yīng)用讓人想到800至900MHz和1800至2000MHz的蜂窩網(wǎng)絡(luò)頻段，但是數(shù)量不斷增加的無線應(yīng)用開頭使用非許可的工業(yè)-科學(xué)-醫(yī)學(xué)(ISM)頻段，該頻段范圍在2400MHz到2500MHz和5725到5875MHz。為了推動在這些更高ISM頻段內(nèi)的設(shè)計技術(shù)進展，Mini-Circuits公司開發(fā)出一種高性能有源混頻器，可以讓原始設(shè)備制造商(OEM)把目前的2450MHz頻段工作頻率上變頻到5.7至5.8GHz頻段。該公司的SIM-U63+型混頻器基于低溫協(xié)同燒結(jié)陶瓷(LTCC)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和一種高度可制造電路設(shè)計技術(shù)這三種技術(shù)的結(jié)合。這種獲得專利的技術(shù)結(jié)合使器件尺寸小、對靜電放電(ESD)高度不敏感以及具有極好的溫度穩(wěn)定特性。

ISM頻段頻率通常被稱作"非管制頻率'，由于公眾都可以獨立使用，不需要獲得政府授權(quán)或者遵守規(guī)定。雖然是未授權(quán)的，但為ISM頻段用途制造的產(chǎn)品也必需根據(jù)適用規(guī)章制定部門，如美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的規(guī)定，滿意功率限制和頻率容許要求。因此，頻率打算性部件，如混頻器和振蕩器，必需具有時間和包括溫度在內(nèi)的不同環(huán)境條件下的性能穩(wěn)定性。

SIM-U63+混頻器(圖1)采納LTCC作為襯底，非常適合多層電路設(shè)計。同傳統(tǒng)的平面電路設(shè)計相比，LTCC電路能夠?qū)崿F(xiàn)三維設(shè)計和制造，甚至為節(jié)約空間在層間也可以嵌入部件，而平面電路設(shè)計中全部元件都放置在單層印制板的一側(cè)。上述方法使混頻器的測量尺寸僅僅只有0.20.180.08英寸(5.14.62.1mm)，比一些基于商用半導(dǎo)體技術(shù)的混頻器尺寸小。此外，盡管SIM-U63+混頻器結(jié)合了半導(dǎo)體技術(shù)以獲得其非線性頻率變換功能，但有源設(shè)計使其工作時不需要直流偏置(同那些在應(yīng)用時需要固定直流偏置的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體或集成電路混頻器作比較)。

SIM-U63+為一種雙平衡混頻器(圖2)，除開二極管之外，整個結(jié)構(gòu)都在自然密封的LTCC多層板上實現(xiàn)。通過把組件集成到LTCC上，混頻器體積得到最小化，這使其在抗沖擊和抗震驚方面都極度強健。事實上，通常與環(huán)境性能優(yōu)良的軍用級部件結(jié)合起來，整個混頻器結(jié)構(gòu)能夠忍耐在溫度、濕度、震驚和機械撞擊等方面的極端環(huán)境條件。

這種混頻器兼容RoHS，制造時沒有使用石墨焊劑或其它有害材料，它還能反抗通常對單塊集成電路半導(dǎo)體混頻器有害的嚴(yán)峻的ESD環(huán)境。同該公司其它SIM混頻器產(chǎn)品線相像，SIMU63+滿意1C類ESD要求，在人體模型條件下測試達到1000V水平(比較而言，標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體混頻器典型地只滿意1A類250VHBM測試)。SIM-U63+混頻器還滿意M2類ESD要求(根據(jù)ESD設(shè)計模型按100V測試)

性能評估

SIM-U63+混頻器接收2400到2500MHz的中頻(IF)信號和3100到3600MHz之間、標(biāo)稱幅度為+7dBm本振(LO)信號頻率，產(chǎn)生5500到6000MHz的射頻輸出信號(足以超出ISM頻段5725到5875MHz的范圍)，其上變頻典型的變頻損耗為6.8dB。即便在其它本振驅(qū)動電平下，混頻器變頻損耗也具有全都表現(xiàn)。例如，在LO驅(qū)動電平為+4、+7和+10dBm下測試，SIM-U63+在整個5500到6000-MHz射頻輸出范圍內(nèi)表現(xiàn)出特別全都的變頻損耗曲線(圖3)。在不同本振驅(qū)動電平下