Aktiver Mischer mit hohem IP3
Der AD8343 ist ein integrierter Mischer, der ausschließlich gleichspannungsgekoppelte, differentielle Schaltungsstufen auf dem Chip verwendet. Er ist dadurch für Breitbandbetrieb von sehr niedrigen Frequenzen bis hinauf zu 2,5 GHz geeignet.
Seine hohe Bandbreite und die sehr geringe Intermodulation machen ihn sowohl für Anwendungen in Empfängern als auch Sendern geeignet.
Bild 1 - Anschlussbelegung des AD8343.
Bild 2 - Interne Blockschaltung des Mischers, der aus einer Vorspannungsquelle, dem Oszillator- Treiber und der eigentlichen Mischerzelle mit Q1 bis Q4 besteht. Das HF-Signal wird differentiell in die beiden Emitter eingespeist, das Oszillatorsignal schaltet die Polarität des Eingangsignals in den beiden Transistorstufen periodisch um.
Der AD8343 hat eine typische Mischverstärkung van 7,1 dB. Der auf dem Chip integrierte Oszillator - Treiber hat einen differentiellen 50-0hm-Eingang und benötigt nur ein relativ kleines HF-Signal zur Ansteuerung. Die differentiellen Eingänge können vom Oszillator entweder direkt über ein symmetrisches Filter angesteuert werden - liegt das Oszillatorsignal nur unsymmetrisch vor, also auf Masse bezogen, kann die Ansteuerung auch über einen Balun erfolgen. Es ist zwar auch möglich, den Oszillatortreiber direkt am Eingang unsymmetrisch anzusteuern, jedach verbessert die etwas aufwendigere differentielle Ansteuerung den Dynamikbereich um 6 dB. Wenn das Großsignalverhalten wichtig ist; sollte dieser Ansteuerungsart daher der Vorzug gegeben werden.
Der Mischer ist auch am Ausgang so ausgelegt, dass er das ZF-Signal differentiell ausgeben kann. Je nach folgender Schaltungsstufe kann das Signal am Ausgang entweder differentiell weiterverarbeitet werden, oder es ist ein Anpassungs-Netzwerk bzw. ein Übertrager erforderlich, der die differentiellen Signale in unsymmetrische, massebezagene umsetzt.
| Bild 3 - Rauschzahl und Verstärkung sind sehr stark vom Strom durch die Mischerzelle abhängig, die mit den Emitterwiderständen R1a und R1b in weiten Bereichen eingestellt werden kann. Im Diagramm ist die gesamte Stromaufnahme des Mischers angegeben. | Bild 4 - Mit dem Stram durch die Mischerzelle kann das Großsignalverhalten - hier repräsentiert durch den Eingangs IP3 sowie die Eingangsleistung bei 1 dB Kompression in weiten Bereichen verändert werden. |
Der Oszillator Treiber bat einen typischen Stromverbrauch von 15 mA. Mit zwei externen Widerständen (R1a, R1b, siehe Diagramme Bild 3 und 4) kann der Strom durch die beiden Mischerzellen im Bereich van weniger als 5 mA über einen empfahlenen Wert van ca. 20 mA bis maximal 60 mA eingestellt werden, urn die Mischverstärkung, das Rauschen und den Intercept-Punkt 3. Ordnung für die jeweilige Anwendung zu optimieren. Alle diese Werte verbessern sich mit größer werdendem Strom. Höhere Ströme können jedach die Zuverlässigkeit des Mischers beeinträchtigen, so dass man hier einen Kompromiss finden muss. Der Leistungsbedarf des Mischers ändert sich dadurch im Bereich van 100 mW bis 300 mW bei einer Versorgungsspannung van 5 V. Der AD8343 kann daher Z.B. bei Portabelgeräten mit verminderten Ansprüchen an die Großsignaleigenschaften auf niedrigen Strom eingestellt werden, während bei stationären Geräten mit meist größeren Antennen ein besseres Dynamikverhalten mit entsprechend höherem Strombedarf bevorzugt wird.
Einsatzmöglichkeiten fiir den AD8343 bestehen Z.B. in Datenfunk-Modulen, HF-Messgeräten, Funkgeräten aller Art, drahtlosen Netzwerken, zellularen BasisStationen usw.
Technischen Daten des AD8343
Frequenzbereich: DC bis 2,5 GHz.
Mischverstärkung: 7,1 dB.
Eingangs-IP3: + 16,5 dBm typisch.
Oszillator-Leistungspegel: -10 dBm.
Rauschzahl: 14,1 dB.
Differentielle LO-, IF- und HF-Ports.
Oszillator-Eingang mit 50 Ω Impedanz.
Betriebsspannung 5 V, Strombedarf 50 mA typ.
Strombedarf im Power-Down-Modus: typisch 25 mA.
Gehäuse: 14-polig TSSOP Abmessungen 5,1 x 4,5 mm.
Hersteller: Analog Devices
Bild 5: Ein praktisches Beispiel für eine Mischerschaltung ist dieser empfangs-Abwärtsmischer. Das Oszillatarsignal mit einem Pegel van -12 bis -3 dBm wird über einen 1:1 Balun eingespeist, desgleichen das HF-Eingangssignal. Mit R1a und R1b wird der Strom der Mischerzelle auf jeder Seite auf 18,5 mA eingestelt.