11-2012

Design
Bild 2: LO-Reflexionsdämpfung des LTC5591 bei
unterschiedlichen Betriebsbedingungen
OFW-Filter mit hoher Empfindlichkeit
werden in vielen
MIMO-Empfängern verwendet,
um unerwünschte Signale (spurs)
und Rauschen am Mischerausgang
abzublocken. Die 8
dB Wandlungsverstärkung der
Mischer kompensiert die hohe
Einfügedämpfung dieser Filter
und reduziert ihren Einfluss auf
das Grundrauschen des Systems.
Die Gesamtleistung der Mischer
erlaubt es, den Filterverlust auszugleichen
und damit dem Empfänger
die Anforderungen an
die Empfindlichkeit und Störeinflüsse
zu erfüllen.
Eine weitere wichtige Spezifikation
für Mehrkanal-Empfänger
ist die Trennung zwischen den
Kanälen. Die Kanal-zu-Kanal-
Entkopplung ist der ZF-Pegel
am ungetriebenen Kanalausgang
relativ zum ZF-Pegel am
getriebenen Ausgang des Kanals.
Dieser Parameter wird üblicherweise
mit besser als 10 dB als
die Antenne-zu-Antenne-Entkopplung
spezifiziert, um eine
abnehmende Systemleistung zu
verhindern. Basierend auf ihrem
präzisen IC-Design erzielen die
LTC559x-Mischer über 45 dB an
Kanal-zu-Kanal-Entkopplung,
was den meisten Anforderungen
von mehrkanaligen Anwendungen
genügt.
Leistungsaufnahme
und Ausmaße der
Lösung
Mit den Fortschritten bei den
Mehrband-/Multimode-Topologien
von Basisstationen und
hf-praxis 11/2012
einer verfeinerten Systemdefinition
von 4G-Kommunikationsnetzen,
entwickeln sich
die Systeme in der drahtlosen
Kommunikationsinfrastruktur
zu Plattformkonfigurationen,
welche die Implementierung von
unterschiedlichen Bändern oder
Modi mit nur minimalen Änderungen
in der Hard- und Software
erlauben. Die LTC559x-
Mischer haben all das gleiche
Pinout, wodurch sie einfach auf
dem gleichen Leiterplattenlayout
für alle Bänder eingesetzt
werden können.
Das anhaltende Wachstum der
drahtlosen Kommunikation hat
auch den Einsatz von kleineren
Zellen wie Picozellen und Femtozellen
gefördert. Der Bedarf
nach mehreren und kleineren
Zellen plus der steigende Einsatz
von Remote-Radio-Heads
hat zusätzliche Einschränkungen
für die Systeme für die Kommunikationsinfrastruktur
gebracht,
was eine höhere Integrationsdichte
und kleinere Ausmaße
der Lösung erfordert.
Da die Anzahl der Zellen
ansteigt, wird auch der Leistungsverbrauch
zunehmend
wichtig, da die Energiekosten
proportional ansteigen. In
Remote-Radio-Heads ist der
thermische Stress auf der anderen
Seite ein großes Problem auf
Grund der Notwendigkeit des
passiven Kühlens. Eine einfache
Verkleinerung der Ausmaße ist
nicht ausreichend, da reduzierte
Ausmaße der Systeme in höheren
Leistungsdichten, höheren
Sperrschichttemperaturen und
potenziell verminderter Zuverlässigkeit
der Komponenten
resultieren. Deshalb ist es nötig,
gleichzeitig den Leistungsbedarf
des Systems und seine Ausmaße
zu reduzieren. Dieses Ziel ist
anspruchsvoll, da die HF-Leistung
davon nicht beeinflusst
werden darf.
In der Vergangenheit hätte die
Kombination von zwei unabhängigen
Mischern auf einem Chip
in einer Verlustleistung von 2 W
resultiert. Um diese Leistungsaufnahme
zu reduzieren, sind
die LTC559x-Mischer für einen
Betrieb mit 3,3 V Versorgungs-
Bild 3: Der passive Zweifach-Mischer LTC559x in einer
Empfängeranwendung
spannung anstatt 5 V ausgelegt.
Diese Niederspannungs-Schaltungsdesigntechnik
vermindert
den Leistungsbedarf, ohne die
Wandlungsverstärkung, IIP3
oder die Rauschzahl zu beeinflussen.
Der einzige Parameter,
der von der kleineren Versorgungsspannung
beeinflusst
wird, ist die P1db-Leistung, die
ungefähr 11 dBm beträgt. Die
P1db-Leistung ist ausgangsbegrenzt
durch den Spannungshub
am offenen Kollektor des ZF-
Verstärkers, wenn die 200 Ohm
Lastimpedanz getrieben werden.
In Anwendungen in denen eine
höhere P1db-Leistung nötig ist,
sind die Mischer extra so ausgelegt,
dass sie den Einsatz einer
5-V-Versorgung am ZF-Verstärker
erlauben. Die größere Spannung
erhöht die P1db-Leistung
auf über 14 dBm.
Wie Tabelle 1 zeigt, erzielen die
Zweifach-Mischer eine exzellente
Leistungsfähigkeit und
verbrauchen dabei nur 1,3 W
Leistung, wenn beide Kanäle
aktiv sind. Um zusätzlich den
Leistungsbedarf zu senken, kann
jeder Kanal unabhängig vom
anderen - bei Bedarf - abgeschaltet
werden, indem man die unabhängige
Aktivierungssteuerung
benutzt. In Fällen, in denen eine
reduzierte Linearität akzeptierbar
ist, erlaubt es der ISEL-Pin
den Anwendern auf einen Niederstrommodus
umzuschalten
und die DC-Leistungsaufnahme
weiter zu senken.
Zusammenfassung
Die passiven Zweifach-Mischer
der LTC559x-Familie bieten die
hohe Leistungsfähigkeit, die
benötigt wird die anspruchsvollen
Anforderungen an die
mehrkanaligen Empfänger in der
heutigen Kommunikationsinfrastruktur
zu erfüllen. Die Kombination
der Mischer aus hoher
Wandlungsverstärkung, geringer
Rauschzahl und hoher Linearität
verbessert die Leistungsfähigkeit
des Systems insgesamt, wobei
die geringe Verlustleitung und
die kleinen Ausmaße der Lösung
die strengen Anforderungen an
die heutigen kleineren Basisstationen
und Remote-Radio-
Heads erfüllen.
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