【经验】K波段宽带低噪放最佳匹配设计经验

时间： 2018-12-02 来源：世强

宽带低噪放由于工作频带宽,在其中窄带应用时,通常无法达到最佳性能,因此如何在窄带频段内达到宽带低噪放最佳性能是考验射频工程师的难题。本文以CHA2069-QDG 宽带低噪声放大器为例，介绍了其在17-20GHz频段的最佳匹配网络设计。

CHA2069-QDG主要性能:

工作带宽：18-31GHz

线性增益：20dB

噪声系数:3dB

工作电流：65mA

输出OIP3:20dBm

封装：24pin QFN4mm*4mm

该器件的PCB板材采用ROGERS的RO4003C（介电常数3.38、8mil厚度、0.5oz铜箔）设计，根据PCB板材参数和工作频率17-20GHz可以仿真得出50欧姆微带线宽度是18mil。为了在17-20GHz实现最佳性能，需要在CHA2069-QDG低噪放的输入和输出端增加微带枝节匹配网络。根据芯片资料给出的S参数模型，利用ADS等仿真软件可以得出17-20GHz频段的最佳微带枝节匹配网络参数，示意图和详细微带尺寸如下：

D_IN(um)	W_IN(um)	H_IN(um)	D_OUT(um)	W_OUT(um)	H_OUT(um)
4460	3300	500	4760	750	800

通过微带枝节匹配网络优化，CHA2069-QDG在17-20GHz工作频段测试数据如下：

低电流模式（环境温度25度，Vd=4.5V，VgB/VgD/VgE=GND）

工作频段	17-20GHz
增益	20.5dB
增益平坦度	2dB
噪声系数	3dB
输入回波损耗	-10dB
输出回波损耗	-12dB
输出OIP3	21.5dBm
输出P1dB	11dBm
工作电流	65mA

高电流模式

工作频段	17-20GHz
增益	21.5dB
增益平坦度	2dB
噪声系数	3dB
输入回波损耗	-10dB
输出回波损耗	-12dB
输出OIP3	23dBm
输出P1dB	14dBm
工作电流	85mA

从优化后的结果可以看出在高电流模式下增益相比典型值增加1.5dB，输出OIP3增加3dB。宽带低噪放工作在窄带频段的应用中，通过优化相应频段的微带匹配网络，可以提高增益和线性指标，增加系统设计余量。

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产品型号	品类	产品系列	介电常数（Dk）	正切角损耗（Df）	介质厚度(mm)(mil)	导热系数W/(m·K)	铜箔类型	铜箔1厚度	铜箔2厚度	尺寸(inch)
5880LZNS 24X18 H1/H1 R4 0100+-001/DI	层压板	RT/duroid® 5880LZ	2	0.0027	0.254mm(10mil)	0.33	电解铜	H1	H1	24X18

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产品型号	品类	RF Bandwidth (GHz)min	RF Bandwidth (GHz)max	Gain(dB)	IP3(dBm)	P-1dB OUT(dBm)	Sat. Output Power(dBm)	PAE(%)	Bias(mA)	Bias(V)	Case
CHA1008-99F	低噪声放大器	80	105	17	DC	5	DC	DC	115	2.5	Die

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型号- PH10,CHR1080-98F,CHA1008-99F,CHA3080-98F,CHM1080-98F,CHA2080-98F,CHA3090-98F

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利用宽带低噪声中功率UMSPH10GaAs工艺

描述- UMS公司推出PH10 GaAs工艺的共享晶圆代工服务，适用于低噪声、宽带和中等功率放大器MMICs的生产，最高工作频率可达110GHz。该工艺支持设计低噪声、可变增益放大器、中等功率放大器、混频器和多功能收发MMICs，适用于E波段通信、汽车雷达、成像传感器、光纤通信和仪表等应用。PH10工艺可提供紧凑的系统解决方案，入门价格为1,840€/mm²。UMS提供标准MMIC尺寸，兼容QFN高容量封装能力，确保项目未来工业成功。参与者需在2020年5月11日前提交布局，并享受最低成本保证。

型号- CHA1008-99F,CHR1080A98F,CHA3080-98F,CHM1080-98F,CHA2080-98F,CHA3090-98F

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利用宽带低噪声中功率UMSPH10GaAs工艺

描述- UMS公司推出基于PH10 GaAs工艺的共享晶圆代工服务，旨在生产低噪声、宽带和中等功率的放大器MMIC。该服务将于2019年5月10日启动，适用于E波段通信、汽车雷达、成像传感器、光纤通信和仪器等应用。PH10工艺可提供低噪声、可变增益放大器、中等功率放大器、混频器和多功能收发MMIC。UMS提供标准MMIC尺寸和多种工艺选择，支持设计师轻松参与。

型号- BES,PH10,CHR1080-98F,CHA1008-99F,PH15,CHA3080-98F,CHM1080-98F,PPH15X-20,CHA2080-98F,CHA3090-98F,HP07,PH25

2019/03/28 - UMS - 商品及供应商介绍代理服务技术支持批量订货

利用宽带低噪声中功率umsph10gaas工艺

描述- UMS公司推出PH10 GaAs工艺的共享晶圆代工服务，旨在生产低噪声、宽带和中等功率的放大器MMICs。该服务于2018年5月11日启动，适用于E波段通信、汽车雷达、成像传感器、光纤通信和仪器等应用。PH10工艺可提供低噪声和功率性能，单芯片价格低至1,760€/mm²。UMS提供标准MMIC尺寸，兼容QFN高容量封装，并保证最低成本。参与者需在截止日期前提交设计布局。

型号- BES,PH10,CHR1080-98F,CHA1008-99F,CHA3080-98F,PH15,CHM1080-98F,CHA2080-98F,CHA3090-98F,PPH15X-20,PH25,HP07

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描述- UMS公司推出PH10 GaAs工艺共享晶圆代工服务，适用于低噪声、宽带和中等功率放大器MMICs的生产，最高工作频率可达110GHz。该服务于2018年5月11日启动，提供标准MMIC尺寸，兼容QFN高容量封装，价格每平方毫米1760欧元。UMS提供多种共享晶圆代工服务，包括PH10低噪声和PPH15X-20功率工艺。

型号- PH10

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CHA3666-99f6-17GHz低噪声放大器GaAs单片微波集成电路

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型号- CHA3666-99F/00,CHA3666-99F

10 Apr 15 - UMS - 数据手册代理服务技术支持批量订货

CHA3689-99F符合RoHS标准的12.5-30GHz低噪声放大器GaAs单片微波集成电路

描述- 该资料介绍了CHA3689-99F是一款12.5-30GHz的低噪声放大器（LNA），采用pHEMT工艺制造。它具有宽带性能、低噪声系数和高增益等特点，适用于军事和商业通信系统。

型号- CHA3689-99F,CHA3689-99F/00

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UMS–LNA选型表

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产品型号	品类	RF Bandwidth (GHz) min	RF Bandwidth (GHz) max	Gain (dB)	Gain Flatness(+/-dB)	Noise Figure(dB)	P-1dB OUT(dBm)	Bias(mA)	Bias(V)	Case
CHA3801-FAB	AMPLIFIER – LNA	1	2	28	1	1.5	16	70	5	Hermetic SMD