一種基于LT5512的下變頻器的設計

孫明杰

摘 要 變頻器在無線通信、雷達、遙控遙測系統中被廣泛使用，變頻器指標的好壞直接影響整個系統的性能。文章介紹一種基于LT5512的下變頻器的設計，將UHF頻段的350MHz射頻信號變換到中頻70MHz并將信號進行放大和濾波。使用有源混頻器可以降低對本振信號的電平幅度要求，而且大大提高了本振信號和射頻信號的泄漏抑制。實驗證明，該變頻器具有結構簡單、使用方便、穩定性高等特點。

關鍵詞 LT5512；變頻器；ADF4360-8；混頻器

中圖分類號 TN92 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）213-0112-02

下變頻器是無線電接收系統的一個重要組成部分，被廣泛應用在微波通信、電臺通信、衛星通信和雷達系統中。下變頻器能夠抑制帶外干擾并提供一定的變頻增益，將射頻頻譜搬移到解調器所需的中頻頻譜，其性能的好壞直接影響到通信系統的線性度和接收靈敏度。

本文通過使用LT5512有源混頻器和ADF4360-8集成鎖相芯片，實現UHF頻段的350MHz至中頻70MHz的頻率變換，采用有源混頻器LT5512在變頻增益相同的情況下，減少下變頻模塊的復雜程度、縮小尺寸并提高系統可靠性。

1 工作原理

下變頻器的工作原理是將低噪聲放大器輸出的射頻小信號，經過混頻器混頻產生中頻信號，再經過帶通濾波器濾除掉諧波和本振端口、射頻端口泄露過來的雜波信號得到干凈的中頻信號，再將中頻信號進行放大后得到所需幅度的中頻信號輸出。

2 下變頻器的組成

下變頻器是指將信號從射頻頻率搬移到中頻頻率的過程，其實質是頻譜線性搬移的過程，在接收機中，變頻的目的是保證接收機獲得較高的靈敏度、適當的動態增益和有效的通帶帶寬，下變頻器的組成包括三大部分：混頻器部分、頻率綜合器部分、濾波放大部分。

2.1 混頻器設計

混頻器按不同標準可以進行不同分類，其中根據混頻器能否提供信號增益，可將混頻器分為無源混頻器和有源混頻器。無源混頻器結構非常簡單，具有低功耗、高線性度、噪聲低的優點；有源混頻器具有較高的隔離度，而且可以提供高增益，從而將來混頻噪聲對整機噪聲系數的影響，同時對本振信號的電平要求低。

有源混頻器與無源混頻器相比，雖然線性度略差，但是可提供較正的變頻增益和較高的隔離抑制度，因而是目前廣泛采用的混頻器類型。本文的下變頻器選用LINEAR的公司的下混頻器LT5512，該混頻器在RF=350MHz，IF=70MHz時和無源濾波器的指標對比。

根據表1可以直觀看出來，有源混頻器LT5512在變頻增益和本振泄漏抑制等方面優于無源混頻器ADE-30，降低了整個下變頻器的放大和濾波的要求。無源混頻器對本振信號的電平幅度要求非常苛刻，如果本振信號過大，會造成本振信號泄漏過高，如果本振信號過小，會是混頻器的變頻損耗劇增，從而影響整個系統，而LT5512混頻器對本振信號電平幅度要求范圍很寬，本振信號電平在-11dBm～1dBm變化時，混頻器的各項指標幾乎不變。

LT5512的RF輸入端口很容易匹配，RF的匹配電路包括兩個電容和3個接地的電感組成為了進行單端到平衡電路在轉換，其中輸入匹配電容和電感和輸入頻率和輸入阻抗有關。IF輸出匹配電路包含一個電容和一個8：1的變壓器組成進行平衡差分輸入到單端輸出的轉換，本振信號使用一個電阻器和兩個隔直電容就可以實現端口匹配，電路原理圖見圖1。

2.2 頻率綜合器設計

頻率綜合器采用ANALOG公司的ADF4360-8。ADF4360-8是一款綜合的寬帶頻率合成器，輸出頻率范圍為60MHz～400MHz。輸入信號包括控制信號和參考信號。控制信號包含數據信號、時鐘信號和使能信號，參考信號最大支持250MHz。

ADF4360-8由一個14bit可編程參考R計數器、一個24bit數據寄存器、一個24bit功能鎖存器、相位比較器、鎖定檢測器和電荷泵組成。選擇好參考頻率之后，在通過控制信號對芯片的R計數器和N分頻計數器進行控制，就能得到所需的頻率。計算公式如式（1）、（2）：

ADF4360-8外部輸入信號有外部參考頻率信號和和控制信號，14bie可編程R計數器對外部頻率信號進行分頻后得到參考頻率送入到鑒相器。控制信號由時鐘信號CLK、數據信號DATA和使能信號LE組成，LE數據位為1時表示加載信號，在時鐘信號CLK的控制下，串行輸入24bie數據信號，暫存在24bit數據寄存器中，當接到接收使能信號LE后，先前輸入的24bit數據根據地址位到達對應的鎖存。

ADF4360-8對不同頻率的輸出由相應的外圍電感值設定來控制，其外圍電路簡單，環路濾波器可以使用ADIsimPLL輔助軟件計算。同時ADF4360-8的電路原理圖見圖2。

3 結論

本文利用LT5512作為核心，設計一款將350MHz射頻信號變頻到70MHz中頻信號的下變頻器，同時給出了芯片的設計原理圖。本文的下變頻器比傳統無源混頻的變頻器可以大大簡化電路結構，減少元器件的數量，從而可以提高產品的可靠性，降低功耗和成本，在射頻電路系統中得到廣泛應用。

參考文獻

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