【经验】UMS CHA2069-QDG超宽带低噪声放大器在24G汽车毫米波雷达上的应用

时间： 2018-11-19 来源：UMS

技术问答

毫米波雷达是全天候自动驾驶汽车上不可缺少的关键部件，24G雷达和77G雷达是研究重点。其中24G主要应用在车后方（在前方和侧向也可应用），77G是汽车前向的主流方向，一般二者搭配使用。目前工业和信息化部将24.25-26.6GHz频段划为短距离车载雷达设备的使用，即24G车载毫米波雷达的使用频段。

UMS公司推出的CHA2069-QDG是一款工作在18-30GHz范围内的超宽带自偏置三级低噪声放大器，典型的应用场合包括移动通信及军事等。它采用了标准的p-HEMT工艺：0.25um栅长，背孔，空气桥以及电子束。当作为18-30GHz范围内的宽带低噪声放大器运用时，它的具有以下优良性质：

低噪声系数：3dB；

较高增益：20dB；

低直流功耗：65Ma；

高线性度：三阶交调点为20dBm（高电流配置下）

封装尺寸：4x4，24引脚

尽管在整个频段内（18-30GHz），UMS的CHA2069-QDG超宽带低噪声放大器具有良好的小信号及线性性能。但是在引入一些简单的外置匹配网络以后，CHA2069-QDG在24.5-26.5GHz频段上的性能进一步增强，很适合在24G雷达上作为前置低噪声放大器应用，以达到进一步增强雷达性能的目的。

通过观察UMS公司提供的测试板95960上的测试结果，可以看到原本设计工作在18-31GHz的超宽带低噪声放大器CHA2069-QDG，经外置匹配网络后在24.5-26.5GHz这个特定的较窄的频段范围内有着更加优异的射频性能。小信号方面，24.5-26.5GHz带内增益分别大于20dB（低电流配置下）和21dB（高电流配置下），在高低电流配置下的增益较超宽带应用（18-31GHz）配置均有2dB左右的提高。线性度方面，24.5-26.5GHz带内输出1dB压缩点分别大于14dbm（高电流配置）和13dbm（低电流配置），在高低电流配置下的输出1dB压缩点较超宽带应用（18-31GHz）配置均有2dBm左右的提高。此外，24.5-26.5GHz带内的输出三阶交调点分别大于23dBm（高电流配置）和22dBm（低电流配置）。在高低电流配置下的输出1dB压缩点较超宽带应用（18-31GHz）配置均有3dBm左右的提高。以上测试数据表明，经过设计简单的外置匹配网络，可以使UMS CHA2069-QDG超宽带低噪声放大器在24.5-26.5GHz这个汽车毫米波雷达的使用频段内，有着更好的应用。

在本文中，我们的测试和验证都选用的罗杰斯RO4003来进行验证。此款高频PCB的一些特征参数如下：介电常数er=3.38，厚度H=200um(8mil)，铜箔选择1/2oz甚至更小。并计算出以上选型时的50Ohm特征阻抗线的宽度应设计为460um（约18mils）。

当将CHA2069-QDG这款低噪声放大器运用在较窄的频段，例如24.5-26.5GHz时，我们将运用一些微带线来进行外置匹配设计。而这些微带线的形状可以通过下表中的Sij参数，利用软件自动生成。以下数据和结果均由UMS公司提供。

低电流配置时的Sij（无外置匹配网络）

（环境温度=+25℃，Vd=+4,5V，pads：B,D,E接地。）

（请参考下文中的“Sij参考面定义”）

高电流配置时的Sij（无外置匹配网络）

（环境温度=+25℃，Vd=+4,5V，pads：B,D,E接地。）

（请参考下文中的“Sij参考面定义”）

Sij参考面定义

参考面是根据UMS公司推荐的样板95541中的引脚图来定义的（详见datasheet）。

参考线设为封装的对称轴，输入和输出参考面则分别位于距参考线（即对称轴）±3.18mm的位置上（分别在输入侧和输出侧）。接下来，运行软件将文中所给的Sij文件生成微带线。

推荐测试板“95960”以验证24.5-26.5GHz的性能

与推荐的引脚图兼容（详见datasheet）；

基于典型的RO4003/8mil选项；

运用微带线或共面波导来完成这个封装；

模块中推荐这种设计

测试板“95960”的维度表

典型的PCB测试结果

（环境温度=+25℃，Vd=+4,5V）

低电流配置下的小信号特性

高电流配置下的小信号特性

低/高电流配置下的线性度

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全部评论（1）

北冥之鲲 Lv8 2018-12-25

24G雷达收发芯片由于集成接收和发射，接收端噪声系数接近10dB，CHA2069噪声系数只有3dB，用于24G雷达收发芯片接收端，可以提高24G雷达的探测距离。

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