【应用】泰高技术高功率氮化镓射频开关，具有内/外部电荷泵电压选项，实现低于-134dBm的超低噪声性能

时间： 2023-10-01 来源：充电头网公众号

技术问答

泰高技术提供了一系列高功率氮化镓射频开关产品，这些开关内部包含GaN芯片和CMOS控制器芯片。为了正确控制开关装置，泰高GaN开关采用了集成控制器设计，该设计需要负电压。为了生成负电压，控制器内部使用电荷泵电路。

不过，电荷泵电路在切换频率和切换频率的谐波处会产生干扰。为了解决这个问题，图1显示了通过连接在IC的VCP引脚上的外部旁路电容器来降低这些切换干扰的方法。推荐的旁路电容器值为1nF，电压等级为50V。在操作频率低于300MHz时，典型的干扰性能为-110dBm至-130dBm，并且分辨带宽为10kHz。图2展示了TGSB2320AD；30W 4T RF开关的所有四个RF端口的低频噪声性能，还显示了与RF开关连接时的噪声水平，以展示测量噪声底线。

在超过300MHz的操作频率下，干扰水平应低于-135dBm，大多数应用情况下这已经足够。但对于在VHF和UHF频段操作的应用以及RF开关位于系统的接收路径中的情况，这种干扰性能可能不足够。在通道带宽为10kHz的情况下，需要低于-134dBm的噪声底线（即热噪声底线）。如图2所示，采用内置电荷泵选项的泰高开关不能满足这种噪声要求。本应用指南提供了一个简单的解决方案，适用于那些需要在操作频率低于300MHz时，噪声低于-135dBm（10kHz RBW）的应用。

图1 : TGSB2320AD Pinout

图2 : Noise performance for TGSB2320AD

解决方案：

泰高技术为需要低噪声性能的应用提供了一系列具有外部电荷泵电压选项的开关产品。这些开关需要外部负电压来工作。根据图3所示，只需使用带有内部电荷泵的泰高技术氮化镓射频开关产品，就可以轻松地提供所需的负电压。泰高技术的氮化镓射频开关通过设计内部电荷泵电路，使其能够为带有外部电荷泵选项的开关提供足够的电流。

泰高建议将每个开关靠近其相应的旁路电容器。在一些系统中，可能存在多个射频开关。在这种情况下，可以使用VCP电压从不需要非常低噪声性能的开关（如位于发送路径的开关）提供给需要低噪声性能的开关（如位于VHF和UHF接收路径的开关）。通过这样的配置，具有外部电荷泵选项的开关将能够实现超低噪声性能（<-134dBm），满足接收机灵敏度的要求。

图3 : Low noise solution (Allowed)

重要说明：请注意，泰高技术的高功率氮化镓射频对称开关对称带有内置电荷泵，因此在连接时只能与一个具有外部电荷泵的开关相连。如果系统中存在多个带有外部电荷泵的开关，则应确保第二个开关连接到具有内置电荷泵选项的不同泰高技术氮化镓RF开关，如图3所示的解决方案所示。但是，请注意，图4所示的解决方案则是不被允许的。另外，请务必确保两个开关（即内置电荷泵选项和外部电荷泵选项）都由同一稳压器供电。此外，为了保证性能稳定，建议两个开关都配备1nF或更高的旁路电容，并且这些旁路电容应尽可能靠近各自的开关位置。

图4 : Low noise solution (Not allowed)

在图5中，展示了一种通过将VCP电压从TGSP2520DE（内部VCP选项）传送到TGSB2320AD（外部VCP选项）来测量噪声性能的方法。这两个开关都附带了1nf的旁路电容。与此同时，图6展示了TGSB2320AD的噪声性能。从图表可以看出，所有杂散频率都低于测量系统的噪声底线。

Figure 5: TGSB2320AD 评估板

Figure 6: Noise performance of TGSB2320AD(Ext CP option)

而在图7中，则展示了在改进的测量动态范围下的近端谱图。通过该图表可以看出，在内部电荷泵选项开关（图2）的噪音性能最差情况下的频率处，所有三种最差情况的杂散频率都低于热噪声底线。这一结果印证了改进后的测量系统的优越性。

Figure 7: Noise performance of TGSB2320AD(Ext CP option) at WC spur frequencies

以下是泰高技术提供的开关组合表，其中包含具有外部电荷泵选项的开关和具有内部电荷泵选项的开关。通过同时使用这两种开关，可以实现低热噪声的噪声性能。这样的解决方案消除了生成外部电荷泵选项所需的负电压的负担。在系统中已经使用多个泰高技术开关的情况下，这一解决方案不会增加任何额外的硬件或成本负担。

深圳市泰高技术有限公司是一家专注于氮化镓射频前端芯片的领先半导体公司。泰高凭借在氮化镓射频技术领域的发明专利，成功研发了一系列创新的大功率氮化镓射频前端芯片。

这些独特的芯片不仅能够显著延长无线通信距离，还能提升图像传输的质量。通过应用泰高技术的氮化镓设计，这些芯片具备更高的功率密度和更低的能耗。这项创新技术不仅能够提升产品整体性能，还为无线通信领域带来了革命性突破。

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西南集成射频开关选型表

西南集成射频开关选型：工作电压 (V)：2.7-5.5，工作电流 (mA)：0.1-0.3，插损 (dB)：0.3-2，OP-1 (dBm)：29-46，OIP3 (dBm)：45-70.

产品型号	品类	工作电压 (V)	工作电流 (mA)	最低工作频率 (MHz/GHz)	最高工作频率 (Hz)	插损 (dB)	OP-1 (dBm)	OIP3 (dBm)	隔离度 (dB)	封装形式
XND230	射频开关	3~5.5	0.2	50MHz	5G	0.5	33	60	50	QFN20