Was muss vor der Auswahl eines Mischer- oder Umsetzer-ICs feststehen?
Festzulegen sind HF-, LO- und ZF-Bereiche, obere oder untere LO-Einspeisung, Bild- und Harmonische Produkte, passive oder aktive Topologie, Umsetzgewinn oder -verlust, SSB- oder DSB-Rauschdefinition, IIP3 und P1dB, LO-Pegel und Leckage, Portisolation, I/Q-Gleichlauf sowie die realen Quell-, Last-, Filter- und Messimpedanzen. Mischer- und Umsetzer-ICs erzeugen nicht nur eine gewünschte Frequenzverschiebung, sondern alle durch die Nichtlinearität zugelassenen Summen- und Differenzprodukte. Der nutzbare Ausgang hängt deshalb vom Frequenzplan, von den Filtern, der LO-Qualität und den Abschlüssen an allen drei Ports ab. Die Freigabe beginnt mit Nebenwellen- und Blockerplan und endet auf der Zielplatine.
Frequenzplan und Umsetzertopologie einfrieren
Für jeden Betriebsfall werden vollständiges HF-Band, LO-Abstimmbereich und nutzbare ZF-Bandbreite dokumentiert. Dazu gehören obere oder untere LO-Einspeisung, Null-ZF, niedrige ZF oder eine höhere erste ZF sowie Nutzseitenband und Spiegelfrequenz. Neben der Grundgleichung sind Produkte mHF plus oder minus nLO zu prüfen, die in ZF, Wandlerband, Sendekanal oder Nachbarkanal fallen können. Einfach-, doppelt- oder dreifach symmetrische, passive, aktive, fundamentale, harmonische, I/Q- oder Spiegelfrequenz-Architekturen werden nach Bandbreite, Gleichstromkopplung, Integration und Filterbedarf gewählt. Integrierte LO-Puffer, Multiplizierer, Baluns oder Verstärker verändern die externe Schaltung und müssen Teil der Grenze sein.
Umsetzung, Rauschen und Blocker gemeinsam bilanzieren
Umsetzverlust oder -gewinn ist über HF-, LO- und ZF-Ecken, Temperatur, Versorgung und spezifizierten LO-Pegel zu bewerten. Im Empfänger werden SSB- und DSB-Rauschzahl unterschieden sowie Vorverlust, ZF-Filterverlust und Nachverstärkung berücksichtigt. Passive und aktive Ansätze tauschen LO-Leistung, Integrationsgrad, Gewinn, Rauschen und Linearität unterschiedlich. IIP3 beschreibt Zweitonverzerrung, P1dB die Großsignalkompression; zusätzlich wird die Rauschzahl unter dem erwarteten Blockerpegel gemessen. Seitenrauschen des LO kann einen starken Störer in die Nutz-ZF mischen. Reaktive Filter und schlechte Portanpassung verursachen außerdem Welligkeit des Umsetzverlusts.
LO-, Isolations- und Nebenwellenplan vor dem Layout schließen
Der minimale und maximale LO-Pegel am IC-Pin wird nach Verteilern, Schaltern, Leiterbahnverlust und Temperatur bestimmt. Zu wenig Ansteuerung verschlechtert Umsetzung und Linearität, zu viel kann Leckage oder Belastung erhöhen. LO-HF-, LO-ZF- und HF-ZF-Isolation werden getrennt bewertet, weil LO-Durchgriff abstrahlen, Folgestufen desensibilisieren oder die ZF-Kette übersteuern kann. Harmonische und Intermodulationsprodukte werden über den gesamten Abstimmbereich einschließlich Blockern, Mehrträgern und LO-Harmonischen berechnet. Vorselektion, ZF-Filter, differentielle Unterdrückung und digitale Verarbeitung erhalten jeweils eine klare Aufgabe. Bei aktiven Umsetzern kommen Versorgungsrauschen, Biaszustand und Ein- oder Ausschalttransienten hinzu.
I/Q-Gleichlauf und eingebauten Umsetzer verifizieren
Spiegelfrequenzunterdrückung und Einseitenbandunterdrückung werden vom gesamten I/Q-Pfad bestimmt. Amplituden- und Quadraturfehler sind vom Hybrid bis zu den I- und Q-Lasten einschließlich externer Filter, Verstärker und Leiterbahnlängen zu messen. Gleichtaktpegel, differentielle Impedanz, Gleichstromanteil der ZF und digitaler Kalibrierbereich werden festgelegt. LO-, HF- und ZF-Routen dürfen die Gehäuseisolation nicht umgehen; Masse, Thermal Pad und Referenzebenen folgen dem freigegebenen Aufbau. Auf der Platine werden Umsetzgewinn oder -verlust, Welligkeit, Anpassung aller Ports, Isolation, P1dB, IIP3, Rauschzahl, Bildunterdrückung, LO-Durchgriff und eine gezielte Nebenwellenmatrix über Frequenz, Leistung, Temperatur und Versorgung geprüft.
- HF-, LO- und ZF-Bänder, obere oder untere Einspeisung, Nutzseitenband und Bild
- Passive, aktive, symmetrische, harmonische, I/Q- oder integrierte Topologie
- Umsetzgewinn oder -verlust, Welligkeit, SSB- oder DSB-Rauschzahl und Blockerrauschen
- IIP3, P1dB, Eingangspegel, Scheitelfaktor, Trägerzahl und Dynamik
- LO-Pegel, Phasenrauschen, Durchgriff, Portisolation und Nebenwellenmatrix
- I/Q-Amplituden- und Phasenfehler, Filter, Layout und Platinenmessung
Abgrenzung der Kategorie
Erfasst werden halbleiterbasierte HF- und Mikrowellen-Mischer- oder Frequenzumsetzer-ICs und MMICs im Gehäuse oder als Die, einschließlich passiver, aktiver, symmetrischer, I/Q-, Bildunterdrückungs- und Einseitenband-Architekturen sowie Bausteinen mit integriertem LO-Puffer. Ausgeschlossen sind koaxiale Mischermodule, vollständige Aufwärts- oder Abwärtsumsetzer und Subsysteme sowie eigenständige PLL-, VCO- oder Synthesizer-ICs. Hier verantwortet werden Frequenzumsetzung, Dynamik, Nebenwellen, Isolation und Einbauleistung auf Chipebene.