【应用】CHA6194-QXG高功率放大器在36~44G极高频收发芯片中应用，输出功率高达1.2W

时间： 2019-09-29 来源：UMS

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UMS（United Monolithic Semiconductors）是全球通信、雷达、电子晶圆、射频系统的MMIC供应商，旗下微波通信芯片覆盖L、S、C及以上波段，并提供微波频段的PA、LNA、VGA、SWITCH等的组合解决方案，根据官网的推荐方案，开发人员可方便的构建各频段的射频收发芯片。36-44GHz极高频段毫米波RF收发芯片广泛的应用在军事和商业通讯系统中，其内部实现方案如图1所示，原理如下：中频信号IF与本征信号（由VCO低噪声晶振提供）混频后，经过衰减器（Attenuator）阻抗匹配、驱动放大（提高负载能力）、功率放大后（提高发射功率）后输出，后接匹配网络、带通滤波器（限制频带），然后由天线以电磁波的形式辐射出去

图1. 射频收发器内部原理框图

图1中HPA单元为发送电路的功率放大器，通过对前级传过来的高频信号进行功率放大，以提高信号的辐射强度，保障信号传输距离和覆盖范围。对于射频功率放大器应该具有足够的功率放大能力和尽可能高的效率，以保障射频信号的辐射范围和减少器件的发热，同时也需要有较高的线性度，以降低信号在放大过程中的失真，保障信号的质量。针对此处的应用，UMS公司推荐CHA6194-QXG 高功率放大器，该放大器工作频率范围37~40GHz，输出功率高达1.2W，小信号增益典型值最高23dB，饱和时PAE(附加效率)高达18%，具有足够的放大能力，同时具有38dBm的OIP3（三阶交调截取点）的高线性度和6V@0.8A的极低功耗，是36-44GHz 射频收发芯片理想的功率放大芯片。产品外观如图2所示。

图2. CHA6194-QXG高功率放大器

图3. CHA6194-QXG内部原理图

如图3所示，CHA6194-QXG功率放大器内含四级单片GaAs高功率电路，其管脚命名如下表所示：

Vd1~Vd4为漏极偏置电压引脚，典型值6V，最大值8V；Vg1~Vg4为门级偏置电压引脚，输入电压范围-2~0V，典型值-0.65V，通过调节该引脚的电压可以调节CHA6194-QXG的增益；DET、REF管脚用于实现对输出功率的检测，其V_REF-V_DET电压与输出功率保持线性关系，通过测量两管脚电压差可以计算出输出功率的大小。RFin、RFout为输入端口和输出端口，输入功率最大15dBm，回波损耗13dB；饱和输出功率31dBm（典型值），回波损耗13dB，具有高功率、低损耗的特性。在使用时，输入、输出端口与外部电路应做好阻抗匹配，该器件数据表提供完善的Sij参数。

该器件采用GaAs pHEMT工艺制造，栅极长度为0.15μm，采样QFN封装，无铅并符合RoHS标准，内置静电保护电路，其运行结温高达200℃，工作温度-40~95℃，是一款可靠性高、性能卓越、绿色环保的射频功率放大器。

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