QPSK调制器

从MAX2681数据表看出，在超过1900MHz频率时，相对于IM3 (图6b) P_OUT具有-56dBc的无杂散响应动态范围(SFDR)。典型的工作情况是PRF_IN= -25dBm，IIP3 = 0.5dBm，变频增益 = 8.4dB。本振到中频的泄漏和其他杂散产物可以被窄带IF滤波器滤掉，如图1所示。MAX2681 (硅锗双平衡下变频器)在满足性能要求时I_CC电流一般仅为8.7mA。

图6. 硅锗双平衡下变频器提供低(0.5dBm)IIP3值和56dBc的动态范围(b)。

另一个硅锗下变频器(MAX2680)具有不同的性能。采用微小的6引脚SOT23封装，由具有单端RF、LO和IF端口的双平衡Gilbert单元混频器组成。与MAX2681相同，它以+2.7V至+5.5V的单电源供电，接收400MHz至2500MHz之间的RF输入，中频输出频率10MHz至500MHz。关断模式下供电电流一般小于0.1µA。LO通过单端宽带口输入，其VSWR优于2.0:1 (400MHz至2.5GHz)。

硅锗前端的输入灵敏度

为了估计使用MAX2641/MAX2681 SiGe下变频器的前端灵敏度，考虑4MHz信号带宽的QPSK调制信号。为了简化计算，假设输入滤波器具有理想的矩形滤波特性。首先，考虑到由天线转换器和前端无源滤波器引入的3dB插入损耗，必需先给NF加上3dB (AntNF)。下一步，在LNA之后增加一个滤波器以消除LNA产生的失真(除了IM3以外的失真)，为此考虑使用一个具有2dB衰减和NF的滤波器。在1900MHz时，将LNA后置滤波器NF加到MAX2681 11.1dB的NF上：

Total NF = filter NF + mixer NF =
2dB + 11.1dB = 13.1dB

LNA的输入需要很好的NF值，因为它直接从天线获得非常微弱的信号。而混频器NF被LNA的增益削弱了:

Total NF = LNA NF + (1/G_LNA)(NF_TOTAL- 1) = 2.054;
NF_TOTAL(dB) = 10log2.126 = 3.12dB.

使用QPSK调制，BER＝10^-3时，天线输入所需的信号能量与噪声能量之比最小值为Eb/No = 6.5dB。+25°C时绝对噪声的噪声底是AbsNfl = -174dBm = 10log(KT)，其中 T = +300°K，K = 1.38 . 10^-23。以dB为单位的滤波器带宽为FiltBwth = 10log(4MHz) = 66dB。对于BER达到10^-3的QPSK调制信号，图1中的前端灵敏度用下式估算：

输入灵敏度 = AbsNfl + AntNF + FiltBwth + NF_total+ Eb/No
= -174dBm + 3dB + 66dB + 3.12dB + 6.5dB = -95.38dBm.

结论

与纯的双极型工艺相比，硅锗(SiGe)技术可以在超过1.0GHz频率时给出更低的噪声系数。它还能降低供电电流并具有更高的线性度。Maxim已经实现了高线性度的硅锗混频器，在1900MHz具有0.5dBm的IIP3，噪声系数11.1dB (SSB)，变频增益8.4dB，只需要8.7mA供电电流。硅锗器件更高的特征频率(f_T)使器件可以在更高的频率下工作从而实现在超过5GHz频率时的应用。

参考文献

1. Richard Lodge, "Advantages of SiGe for GSM RF Front-Ends." Maxim Integrated Products, Theale, United Kingdom.
2. Chris Bowick, RF Circuit Designs. (Howard W. Sams, Co. Inc).
3. Tri T. Ha, Solid-State Microwave Amplifier Design. A Wiley-Interscience publication, 1981, ISBN 0-471-08971-0.