ADMV1013 24 GHz 至 44 GHz 寬帶微波上變頻器詳解

一、引言

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，高頻化、大帶寬成為趨勢(shì)，毫米波頻段（24 GHz 以上）因其巨大的頻譜資源潛力，在 5G 通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要應(yīng)用價(jià)值。然而，高頻信號(hào)的生成與處理面臨諸多挑戰(zhàn)，如電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、器件性能受限等。ADI 公司推出的 ADMV1013 寬帶微波上變頻器，正是針對(duì)這些挑戰(zhàn)而設(shè)計(jì)的一款高性能芯片。本文將詳細(xì)介紹 ADMV1013 的各項(xiàng)特性、工作原理、應(yīng)用場(chǎng)景以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

二、ADMV1013 基本概述

ADMV1013 是一款專門針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波無線電設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的寬帶微波上變頻器，其工作射頻（RF）范圍為 24 GHz 至 44 GHz。該芯片提供了兩種頻率轉(zhuǎn)換模式：從基帶同相正交（I/Q）輸入信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為射頻（RF），以及從復(fù)雜中頻（IF）輸入進(jìn)行單邊帶（SSB）上變頻。這種設(shè)計(jì)使得 ADMV1013 能夠靈活應(yīng)對(duì)不同的通信需求。

　　產(chǎn)品詳情

　　ADMV1013 是一款寬帶微波上變頻器，針對(duì)在 24 GHz 至 44 GHz 射頻 (RF) 范圍內(nèi)工作的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波無線電設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。

　　上變頻器提供兩種頻率轉(zhuǎn)換模式。該設(shè)備能夠從基帶同相正交 (I/Q) 輸入信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為 RF，以及從復(fù)雜中頻 (IF) 輸入進(jìn)行單邊帶 (SSB) 上變頻?？梢越没鶐?I/Q 輸入路徑，并且可以將 0.8 GHz 至 6.0 GHz 范圍內(nèi)的調(diào)制復(fù)雜 IF 信號(hào)插入 IF 路徑并上變頻至 24 GHz 至 44 GHz，同時(shí)抑制不需要的邊帶，通常優(yōu)于 26 dBc。串行端口接口 (SPI) 允許調(diào)整正交相位和混頻器柵極電壓，以便實(shí)現(xiàn)最佳邊帶抑制和本地振蕩器 (LO) 調(diào)零。此外，SPI 接口允許關(guān)閉輸出包絡(luò)檢測(cè)器以降低功耗。

　　ADMV1013 升頻器采用 40 端子岸面柵格陣列 (LGA) 封裝。ADMV1013 的工作外殼溫度范圍為 ?40°C 至 +85°C。

　　應(yīng)用

　　點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波射頻

　　雷達(dá)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)

　　儀器儀表、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備 (ATE)

　　特性

　　寬帶射頻輸出頻率范圍：24 GHz 至 44 GHz

　　2 種上轉(zhuǎn)換模式

　　從基帶 I/Q 直接轉(zhuǎn)換至 RF

　　從實(shí)際 IF 進(jìn)行單邊帶升頻轉(zhuǎn)換

　　LO 輸入頻率范圍：5.4 GHz 至 10.25 GHz

　　LO 四倍頻器，最高可達(dá) 41 GHz

　　匹配的 50 Ω 單端 RF 輸出和 IF 輸入

　　可選擇匹配的 100 Ω 平衡或 50 Ω 單端 LO 輸入

　　100 Ω 平衡基帶輸入

　　邊帶抑制和載波饋通優(yōu)化

　　用于收發(fā)器功率控制的可變衰減器

　　可通過 4 線 SPI 接口進(jìn)行編程

　　40 端子?xùn)鸥耜嚵蟹庋b (LGA)

三、主要特性

1. 寬帶射頻輸入頻率范圍：ADMV1013 支持 24 GHz 至 44 GHz 的寬帶射頻輸入頻率范圍，這一頻段覆蓋了當(dāng)前毫米波通信的多個(gè)重要頻段，如 28 GHz 和 39 GHz，為 5G 毫米波通信、衛(wèi)星通信等應(yīng)用提供了有力支持。

2. 兩種上變頻模式：

• 從基帶 I/Q 直接變頻至 RF：在這種模式下，ADMV1013 能夠接收基帶 I/Q 輸入信號(hào)，并直接將其轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)。這種零中頻轉(zhuǎn)換方式簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低了功耗和成本。

• 從實(shí) IF 單邊帶上變頻：ADMV1013 還支持從復(fù)雜中頻（IF）輸入進(jìn)行單邊帶上變頻。這種模式下，用戶可以在 IF 路徑中插入 0.8 GHz 至 6.0 GHz 范圍內(nèi)的復(fù)雜調(diào)制 IF 信號(hào)，并將其上變頻至 24 GHz 至 44 GHz 的射頻頻段。

3. LO 輸入頻率范圍及四倍頻器：ADMV1013 的 LO（本地振蕩器）輸入頻率范圍為 5.4 GHz 至 10.25 GHz。芯片內(nèi)置的四倍頻器可以將 LO 頻率倍升至最高 41 GHz，從而大大簡(jiǎn)化了高頻本振源的設(shè)計(jì)難度。

4. 匹配阻抗：ADMV1013 的單端 RF 輸出和 IF 輸入均匹配到 50 Ω，LO 輸入可配置為 100 Ω 差分或 50 Ω 單端，基帶輸入為 100 Ω 平衡輸入。這種設(shè)計(jì)使得芯片能夠輕松與各種外部電路進(jìn)行連接和匹配。

5. 邊帶抑制和載波饋通優(yōu)化：ADMV1013 通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的邊帶抑制和載波饋通性能。在未經(jīng)校準(zhǔn)的情況下，邊帶抑制通常優(yōu)于 26 dBc；通過 SPI 接口進(jìn)行校準(zhǔn)后，邊帶抑制可以進(jìn)一步提高到約 36 dBc。

6. 可變衰減器：芯片內(nèi)置了用于收發(fā)器功率控制的可變衰減器，用戶可以通過 SPI 接口進(jìn)行編程控制，實(shí)現(xiàn)靈活的功率調(diào)節(jié)。

7. SPI 接口編程：ADMV1013 支持通過四線 SPI 接口進(jìn)行編程配置，用戶可以方便地調(diào)整芯片的各項(xiàng)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能表現(xiàn)。

8. 封裝與工作環(huán)境：ADMV1013 采用 40 引腳基板柵格陣列（LGA）封裝，外殼工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，能夠滿足各種嚴(yán)苛的工作環(huán)境要求。

四、工作原理

ADMV1013 的工作原理主要基于混頻技術(shù)。在混頻過程中，輸入信號(hào)（基帶 I/Q 信號(hào)或中頻 IF 信號(hào)）與本地振蕩器（LO）信號(hào)在混頻器中進(jìn)行相乘運(yùn)算，產(chǎn)生包含所需射頻信號(hào)和不需要的邊帶信號(hào)在內(nèi)的混合信號(hào)。通過濾波器對(duì)混合信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去除不需要的邊帶信號(hào)，最終得到所需的射頻輸出信號(hào)。

具體來說，當(dāng) ADMV1013 工作在從基帶 I/Q 直接變頻至 RF 的模式下時(shí)，基帶 I/Q 信號(hào)首先經(jīng)過正交調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制處理，然后與 LO 信號(hào)在混頻器中進(jìn)行混頻運(yùn)算?；祛l后的信號(hào)經(jīng)過濾波器和放大器處理后，得到所需的射頻輸出信號(hào)。

當(dāng) ADMV1013 工作在從實(shí) IF 單邊帶上變頻的模式下時(shí)，中頻 IF 信號(hào)首先經(jīng)過預(yù)處理電路進(jìn)行幅度和相位調(diào)整，然后與 LO 信號(hào)在混頻器中進(jìn)行混頻運(yùn)算。同樣地，混頻后的信號(hào)經(jīng)過濾波器和放大器處理后，得到所需的射頻輸出信號(hào)。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波無線電：ADMV1013 的寬帶射頻輸入頻率范圍和優(yōu)異的性能特性使其成為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波無線電系統(tǒng)的理想選擇。在這些系統(tǒng)中，ADMV1013 可以實(shí)現(xiàn)高效的信號(hào)上變頻處理，提高通信質(zhì)量和傳輸距離。

2. 雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)：雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)對(duì)高頻信號(hào)的處理能力有著極高的要求。ADMV1013 的寬帶射頻輸入頻率范圍和高性能特性能夠滿足這些系統(tǒng)的需求，實(shí)現(xiàn)高精度的目標(biāo)探測(cè)和干擾對(duì)抗。

3. 儀器儀表和自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）：在儀器儀表和自動(dòng)測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，ADMV1013 可以作為信號(hào)源或信號(hào)分析模塊的核心組件，為測(cè)試系統(tǒng)提供高質(zhì)量的高頻信號(hào)處理能力。

4. 衛(wèi)星通信：隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高頻信號(hào)的處理能力也提出了更高的要求。ADMV1013 的寬帶射頻輸入頻率范圍和支持的高頻本振源設(shè)計(jì)使得其在衛(wèi)星通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

六、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1. 高集成度：ADMV1013 集成了寬帶混頻器、本振四倍頻器、數(shù)字控制模塊等多個(gè)功能模塊于一體，實(shí)現(xiàn)了高度集成化設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度，還降低了功耗和成本。

2. 優(yōu)異的性能特性：ADMV1013 具有寬帶射頻輸入頻率范圍、兩種上變頻模式、優(yōu)異的邊帶抑制和載波饋通性能等特性，能夠滿足各種嚴(yán)苛的通信需求。

3. 靈活的編程配置：通過四線 SPI 接口進(jìn)行編程配置，用戶可以方便地調(diào)整 ADMV1013 的各項(xiàng)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)最佳的性能表現(xiàn)。這種靈活性使得 ADMV1013 能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求。

4. 嚴(yán)苛的工作環(huán)境適應(yīng)性：ADMV1013 采用 40 引腳基板柵格陣列封裝，外殼工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，能夠滿足各種嚴(yán)苛的工作環(huán)境要求。這種適應(yīng)性使得 ADMV1013 能夠在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。

七、與其他產(chǎn)品的比較

與市場(chǎng)上其他同類產(chǎn)品相比，ADMV1013 具有以下優(yōu)勢(shì)：

1. 更寬的射頻輸入頻率范圍：ADMV1013 支持 24 GHz 至 44 GHz 的寬帶射頻輸入頻率范圍，相比其他產(chǎn)品具有更寬的覆蓋范圍。

2. 更高的集成度：ADMV1013 集成了多個(gè)功能模塊于一體，實(shí)現(xiàn)了高度集成化設(shè)計(jì)。相比其他產(chǎn)品需要多個(gè)芯片組合才能實(shí)現(xiàn)相同功能的情況，ADMV1013 降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和成本。

3. 更優(yōu)異的性能特性：ADMV1013 在邊帶抑制、載波饋通優(yōu)化、可變衰減器等方面具有更優(yōu)異的性能特性。這些特性使得 ADMV1013 在實(shí)際應(yīng)用中能夠表現(xiàn)出更好的通信質(zhì)量和傳輸性能。

4. 更靈活的編程配置：ADMV1013 支持通過四線 SPI 接口進(jìn)行編程配置，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整芯片的各項(xiàng)參數(shù)。相比其他產(chǎn)品可能需要通過硬件調(diào)整或?qū)Ｓ密浖渲玫那闆r，ADMV1013 提供了更便捷的編程方式。

八、發(fā)展趨勢(shì)與展望

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高頻信號(hào)的處理能力將提出更高的要求。ADMV1013 作為一款高性能的寬帶微波上變頻器，將在未來的通信系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用。

未來，隨著 6G 研究的推進(jìn)和太赫茲頻段的開發(fā)，對(duì)高頻射頻芯片的需求將進(jìn)一步增加。ADMV1013 的技術(shù)架構(gòu)和設(shè)計(jì)理念為未來的高頻通信系統(tǒng)提供了有力的支持。通過不斷優(yōu)化和升級(jí)，ADMV1013 有望在未來成為更多高頻通信系統(tǒng)的核心組件。

同時(shí)，隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座等大規(guī)模部署場(chǎng)景的出現(xiàn)，對(duì)高頻射頻芯片的能效和成本也提出了更高的要求。ADMV1013 的低功耗設(shè)計(jì)和高度集成化特性使其在這些場(chǎng)景中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的進(jìn)一步降低，ADMV1013 有望在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

九、結(jié)論

ADMV1013 是一款具有高性能、高集成度和靈活編程配置的寬帶微波上變頻器。其寬帶射頻輸入頻率范圍、兩種上變頻模式、優(yōu)異的邊帶抑制和載波饋通性能等特性使其能夠滿足各種嚴(yán)苛的通信需求。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波無線電、雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)、儀器儀表和自動(dòng)測(cè)試設(shè)備以及衛(wèi)星通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

通過與其他產(chǎn)品的比較可以看出，ADMV1013 在射頻輸入頻率范圍、集成度、性能特性和編程配置等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。未來，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，ADMV1013 有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并為高頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供有力支持。

十、附錄

附錄 A：ADMV1013 技術(shù)規(guī)格表

附錄 B：ADMV1013 功能框圖

（此處可插入 ADMV1013 的功能框圖，展示芯片內(nèi)部各模塊的連接關(guān)系和信號(hào)流向）

附錄 C：ADMV1013 應(yīng)用電路圖

（此處可插入 ADMV1013 在典型應(yīng)用中的電路圖，展示芯片與外部電路的連接方式和信號(hào)處理方式）

附錄 D：ADMV1013 編程指南

（此處可簡(jiǎn)要介紹 ADMV1013 的編程方法和步驟，包括 SPI 接口的使用、寄存器配置等）