一种基于LT5512的下变频器的设计

孙明杰

摘 要 變频器在无线通信、雷达、遥控遥测系统中被广泛使用，变频器指标的好坏直接影响整个系统的性能。文章介绍一种基于LT5512的下变频器的设计，将UHF频段的350MHz射频信号变换到中频70MHz并将信号进行放大和滤波。使用有源混频器可以降低对本振信号的电平幅度要求，而且大大提高了本振信号和射频信号的泄漏抑制。实验证明，该变频器具有结构简单、使用方便、稳定性高等特点。

关键词 LT5512；变频器；ADF4360-8；混频器

中图分类号 TN92 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）213-0112-02

下变频器是无线电接收系统的一个重要组成部分，被广泛应用在微波通信、电台通信、卫星通信和雷达系统中。下变频器能够抑制带外干扰并提供一定的变频增益，将射频频谱搬移到解调器所需的中频频谱，其性能的好坏直接影响到通信系统的线性度和接收灵敏度。

本文通过使用LT5512有源混频器和ADF4360-8集成锁相芯片，实现UHF频段的350MHz至中频70MHz的频率变换，采用有源混频器LT5512在变频增益相同的情况下，减少下变频模块的复杂程度、缩小尺寸并提高系统可靠性。

1 工作原理

下变频器的工作原理是将低噪声放大器输出的射频小信号，经过混频器混频产生中频信号，再经过带通滤波器滤除掉谐波和本振端口、射频端口泄露过来的杂波信号得到干净的中频信号，再将中频信号进行放大后得到所需幅度的中频信号输出。

2 下变频器的组成

下变频器是指将信号从射频频率搬移到中频频率的过程，其实质是频谱线性搬移的过程，在接收机中，变频的目的是保证接收机获得较高的灵敏度、适当的动态增益和有效的通带带宽，下变频器的组成包括三大部分：混频器部分、频率综合器部分、滤波放大部分。

2.1 混频器设计

混频器按不同标准可以进行不同分类，其中根据混频器能否提供信号增益，可将混频器分为无源混频器和有源混频器。无源混频器结构非常简单，具有低功耗、高线性度、噪声低的优点；有源混频器具有较高的隔离度，而且可以提供高增益，从而将来混频噪声对整机噪声系数的影响，同时对本振信号的电平要求低。

有源混频器与无源混频器相比，虽然线性度略差，但是可提供较正的变频增益和较高的隔离抑制度，因而是目前广泛采用的混频器类型。本文的下变频器选用LINEAR的公司的下混频器LT5512，该混频器在RF=350MHz，IF=70MHz时和无源滤波器的指标对比。

根据表1可以直观看出来，有源混频器LT5512在变频增益和本振泄漏抑制等方面优于无源混频器ADE-30，降低了整个下变频器的放大和滤波的要求。无源混频器对本振信号的电平幅度要求非常苛刻，如果本振信号过大，会造成本振信号泄漏过高，如果本振信号过小，会是混频器的变频损耗剧增，从而影响整个系统，而LT5512混频器对本振信号电平幅度要求范围很宽，本振信号电平在-11dBm～1dBm变化时，混频器的各项指标几乎不变。

LT5512的RF输入端口很容易匹配，RF的匹配电路包括两个电容和3个接地的电感组成为了进行单端到平衡电路在转换，其中输入匹配电容和电感和输入频率和输入阻抗有关。IF输出匹配电路包含一个电容和一个8：1的变压器组成进行平衡差分输入到单端输出的转换，本振信号使用一个电阻器和两个隔直电容就可以实现端口匹配，电路原理图见图1。

2.2 频率综合器设计

频率综合器采用ANALOG公司的ADF4360-8。ADF4360-8是一款综合的宽带频率合成器，输出频率范围为60MHz～400MHz。输入信号包括控制信号和参考信号。控制信号包含数据信号、时钟信号和使能信号，参考信号最大支持250MHz。

ADF4360-8由一个14bit可编程参考R计数器、一个24bit数据寄存器、一个24bit功能锁存器、相位比较器、锁定检测器和电荷泵组成。选择好参考频率之后，在通过控制信号对芯片的R计数器和N分频计数器进行控制，就能得到所需的频率。计算公式如式（1）、（2）：

ADF4360-8外部输入信号有外部参考频率信号和和控制信号，14bie可编程R计数器对外部频率信号进行分频后得到参考频率送入到鉴相器。控制信号由时钟信号CLK、数据信号DATA和使能信号LE组成，LE数据位为1时表示加载信号，在时钟信号CLK的控制下，串行输入24bie数据信号，暂存在24bit数据寄存器中，当接到接收使能信号LE后，先前输入的24bit数据根据地址位到达对应的锁存。

ADF4360-8对不同频率的输出由相应的外围电感值设定来控制，其外围电路简单，环路滤波器可以使用ADIsimPLL辅助软件计算。同时ADF4360-8的电路原理图见图2。

3 结论

本文利用LT5512作为核心，设计一款将350MHz射频信号变频到70MHz中频信号的下变频器，同时给出了芯片的设计原理图。本文的下变频器比传统无源混频的变频器可以大大简化电路结构，减少元器件的数量，从而可以提高产品的可靠性，降低功耗和成本，在射频电路系统中得到广泛应用。

参考文献

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