【IC】 温度补偿衰减器:性能卓越的信号调节神器
射频增益模块(Gain block)(如PA,LNA等在本文中统称为增益模块)在不同温度条件下,其增益会产生变化,从而无法达到客户对于稳定射频信号输出的要求。同时,由于每个方案选用的具体芯片模块和线路设计,其增益变化量也不尽相同。
温度补偿衰减器是一款独具特色的信号调节工具,它能有效解决射频信号因温度变化而产生的增益波动问题,确保信号传输的稳定性和准确性。其小巧的体积、超宽的频率带宽、无源器件的设计,让客户毫无后顾之忧。本文以Smiths Interconnect的温补衰减器为例,进行详细介绍。
产品优势:
1、体积小巧:这款温度补偿衰减器体积小巧,便于焊接与金丝键合,不再受PCB空间限制。
2、宽带频率设计:其超宽的频率带宽能满足您不同频率的射频信号调节需求,确保信号传输的流畅性和高效性。
3、无源器件:采用无源器件设计,无需外接电源,降低使用成本,降低串扰风险。
应用介绍:
1、温补衰减器原理介绍
温补衰减器通过采用特殊的温敏材料,通过提供与客户原有射频模块互逆的变化,合理的对客户的输出增益进行调整。
在使用温补衰减器以后,可以得到整体模块输出增益近似于下图所示的直线:
2、产品分类
实际的应用中,由于主芯片所采用的材质,和设计思路差异,各种模型下模块增益变化趋势不尽相同。主要分为如下两种情形:
(1)随着温度升高,增益下降(以下简称负温变化);
(2)随着温度身高,增益上升(以下简称正温变化)。
根据这两种不同的变化趋势,Smiths interconnect对应开发了两种变化趋势的产品,以满足客户需求:Negative Temperature compensation(简称N型)
Positive Temperature compensation(简称P型)。
Smiths Interconnect的温补衰减器变化情况如下:
TCA为Temperature Coefficient of Attenuator温度系数,是表示温度补偿效应大小的重要参数。
粗略计算公式如下:ΔdB=ΔT*ATT25 *TCA
以上算式中:
ΔT表示两个不同的温度点
ΔdB表示两个温度点下的衰减量变化量;
ATT25表示常温下的衰减值,我司定义为25度时的衰减值。
3、斜率定义
由于温补衰减器产品覆盖频段较宽,我们无法针对每一个频点进行不同定义。因此,在定义TCA时,通常参考以下原则:
在低频(如30MHz)下,测试区间为-55~+150度内,测试正温150度的衰减量与负温-55度的衰减量相比较,使用以上公式进行斜率TCA计算。
同时提醒:计算出来的斜率是一个相对范围,即实际的变化量并非沿着这个斜率固定的一条斜线,而是一条曲线。
如下图中的实现部分,虚线部分即为计算出的斜率。
通过上图所示:该曲线在负温部分(温度低于25℃)会变化量较大,在正温部分(温度高于25℃)会变化量略小。
如下图是我司AN7-4N9F的实际测试变化量情况:
如图中所示,AN7-4N9F在低频状况下,可以近似计算出TCA约为N11,而在高频,尤其是4-6GHz的时候,计算出的TCA约为N7.
该现象是由于温敏材料的特性所致,从目前市场上常用的几个品牌产品,包括日本和国内的厂家,均有此类现象。
举例说明:
根据客户自身的增益变化量需求,例如客户需求如下:
客户使用频率为2.1GHz;
客户温度区间:在-45℃到+85℃
常温下增益裕量为6 DB;
客户增益值该区间的变化量为4 DB
要求适用于SMT焊接方式。
根据以上公司计算出来,得到的型号为AN7-4N7F。客户如果直接选用AN7-4N7F也可以达到补偿的目的,但如果选取AN7-4N9F,则可以达到比较理想的补偿效果。
4、其他影响因素
由前述可知,Smiths interconnect温补衰减器产品包含DC-36G Hz各种系列组合,覆盖频率范围宽,采用特殊的温敏材料设计而成。该器件的射频特性随着温度不同,频率不同,产品的频率响应亦有所不同。
在产品中参数反映为:随着频率升高,TCA变小(即变化量减小),VSWR会变大。
随着温度的变化:负温部分VSWR会变大;正温部分VSWR会变小。
如下图所示:
为了准确的描述产品的状态,因此我司规格书给出的指标范围通常是在常温(25℃)下的参考值。
比如,我司WTVA系列表示如下:
VSWR:DC- 10GHZ 1.25:1 MAX 10-20GHZ 1.45:1 MAX AT 25℃
ATTENUATION ACCURACY AT 25℃:±0.5DB
5、选型信息
在选取型号时,至少需要明确告诉我们以下信息,方可以便于我们的型号推荐:
(1)客户模块的频率范围
(2)高低温测试的温度区间要求
(3)常温时的增益裕量
(4)在该温度区间需要的变化量
(5)客户对于封装形式要求和焊接方式要求
(6)其他客户要求
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产品型号
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品类
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Size(mm)
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Impedance(Ω)
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Frequency Range(GHz)
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TCA Tolerance(dB/dB/˚C)
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VSWR (Typical)
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Power Rating(W、mW)
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Operating Temperature(℃)
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Substrate
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Resistive Material
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Terminal Material
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TVA0500N07W1S
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ATTENUATOR
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1.52mmx1.91mm[0.060inx0.075in]
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50Ω
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DC-6GHz
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±0.001dB/dB/˚C
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1.30@1GHz
|
2.0W
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-55˚C to 150˚C
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Alumina
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Thick Film
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Thick Film, Nickel Barrier with Solder Plate or Lead Free Finish Gold and Wire Bondable Options Available
|
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