【无线射频芯片】-基于LTCC工艺的微型宽带混频器及其应用

1/1基于LTCC工艺的微型宽带混频器及其应用低温共烧陶瓷(LTCC)材料的消失，对高性能器件的小型化很大促进。该技术也是Mini-Circuits公司最新一系列宽带、低成本混频器的基础。该系列混频器采纳了尖端的半导体技术和专利的LTCC封装，频率掩盖范围从750MHzto15GHz。该系列产品用途很广，既可作为下变频器，也可作为上变频器，并且其宽带特性使该产品的应用领域特别广。

LTCC技术采纳陶瓷作衬底，形成多层电路。由于电路可以在三维空间进行设计，并且可以嵌入电阻、电容等无源器件，与平面电路(传统的集总电路或微带电路)相比，其体积可以缩小许多倍。

以最新的SM-153+LTCC双平衡混频器为例，其体积为5.1×4.6×2.1mm，和通常的场效应管或二极管混频器相比，其体积有明显的减小。和其他的半导体混频器相比，SM-153+是无源器件，无须偏置，并且抗静电力量较强。其射频输入的范围是3.4to15.0GHz，中频输出范围为DCto4.5GHz。由于它既可作为下变频器，又可作为上变频器，因此在商用和军事领域都有很广的应用。并且该产品符合RoHS环保标准，可以用于无铅电子系统。

除了二极管以外，整个混频器都使用多层LTCC电路实现的。由于各层之间的连接比较紧密，LTCC电路的稳定性和密封性是与生俱来的。该混频器在设计时就考虑到商用、军用领域可能的温度、湿度、振动和机械冲击等状况。

新型的SIM系列混频器占用的PCB板面积很小，便于焊接和连接。传统的直插式混频器需要在PCB板上打孔，并且还需要螺丝紧固，特别费劲。而新型的SIM系列混频器和早期特别胜利的MCA1系列相比，其体积缩小了一半。随着单片集成混频器的进展，混频组件渐渐以陶瓷和塑料封装的形式消失。

SIM-153+系列混频器的指标如表1所示，其标称本振功率为+7dBm，但是其本振的功率范围很大，敏捷性较好。为了验证其反抗本振变化的力量，在3组不同本振激励下进行测试。当本证功率大于+7dBm，中频频率为4.5GHz时，变频损耗小于10.5dB。当本振固定在8GHz时，本振幅度的变化对变频损耗有肯定的影响，但是，当射频频率在15GHz且本振电平为+4、+7和+10dBm时，即使在环境温度变化很大时(-55to+100°C)，该混频器的变频损耗波动仅为±0.5dB。需要指出的是，这些大温度变化的测试，都是有意为了发觉其性能缺陷而设计的，该器件的标称工作温度为-40to+85°C。

当固定中频，转变本振电平进行测试时发觉：SIM-153+混频器在9GHz以下，变频损耗典型值为6dB，在15GHz以下变频损耗典型值为9dB。由于该混频器的中频范围特别大(DC～4.5GHz)，该混频器特别适合多级混频的系统，可以在第一级采纳高中频。该混频器具有足够的敏捷性，可以把15GHz的微波信号转换到标准的中频(如70MHz)，当然也可以把这样的中频信号转换到微波频段。

端口间的隔离度也是混频器的一项重要参数，在不同的本振电平下测试了该混频器的本振到射频端口的隔离度，在3.4到5.0GHz范围内隔离度为40dB，其他频段的隔离度从28到43dB。对于卫星通讯的3.7到4.2-GHz频段之间的隔离度高达40dB。这样高的隔离度对单边带系统或I/Q调制器/解调器的应用特别有利。对于这种需要匹配度很好的混频器的场合，高隔离度就意味着良好的载波抑制。

LTCC技术不但能保证产品的全都性，还能反抗频率变化带来的性能漂移。当考验本振到射频端口的隔离度的时候，发觉，本振频率从3.5扫描到15.0GHz的时候(温度范围为-55到100°C)，隔离度的变化小于±2dB。

较高的本振到中频端口的隔离度，有助于防止本振信号泄漏到中频频率。假如隔离不好，则会增加后级滤波处理的成本。当本振频率从3.5扫描到15.0GHz，电平分别为+4、+7和+10dBm时，SIM-153+混频器在8