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