ADMFM2000：雙通道微波下變頻器的卓越性能與應(yīng)用

在微波通信、雷達(dá)等領(lǐng)域，高性能的下變頻器是系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組件。今天，我們就來深入了解一款優(yōu)秀的雙通道微波下變頻器——ADMFM2000。

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一、產(chǎn)品概述

ADMFM2000是一款雙通道微波下變頻器，其輸入射頻（RF）和本地振蕩器（LO）頻率范圍覆蓋0.5 GHz至32 GHz，輸出中頻（IF）頻率范圍為0.5 GHz至8 GHz。它集成了低噪聲放大器（LNA）、下變頻混頻器、混頻器旁路開關(guān)、中頻低通濾波器（LPF）和數(shù)字步進(jìn)衰減器（DSA）等功能模塊，為用戶提供了高度集成的解決方案。該產(chǎn)品采用20.00 mm × 14.00 mm、179球的芯片級封裝球柵陣列（CSP_BGA），具有緊湊的尺寸和良好的屏蔽性能，工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C。

二、產(chǎn)品特性

2.1 集成度高

ADMFM2000集成了多個功能模塊，包括LNA、混頻器、開關(guān)、LPF和DSA等，大大減少了外部元件的使用，簡化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本和電路板空間。例如，集成的LNA可以有效提高系統(tǒng)的靈敏度，減少噪聲干擾；集成的混頻器則能夠?qū)崿F(xiàn)高效的下變頻功能。

2.2 寬頻率范圍

其輸入RF和LO頻率范圍覆蓋0.5 GHz至32 GHz，輸出IF頻率范圍為0.5 GHz至8 GHz，能夠滿足多種應(yīng)用場景的需求，如相控陣?yán)走_(dá)接收器、衛(wèi)星通信接收器、電子戰(zhàn)和電子測試測量設(shè)備等。

2.3 精確的增益調(diào)整

DSA提供31 dB的增益控制范圍，步長為1 dB，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的增益調(diào)整，滿足不同應(yīng)用對信號強(qiáng)度的要求。

2.4 良好的隔離性能

在混頻器部分，RF到IF、LO到RF和LO到IF的隔離性能良好，能夠有效減少信號干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。例如，在18 GHz時，RF到IF的隔離度可達(dá)57 dB。

2.5 50 Ω匹配

輸入和輸出均與50 Ω匹配，方便與其他設(shè)備進(jìn)行連接，減少信號反射，提高信號傳輸效率。

三、技術(shù)規(guī)格

3.1 工作條件

在典型工作條件下，VDD_LNA_1 = VDD_LNA_2 = VDD_IF_1 = VDD_IF_2 = VDD_LO_DRIVER_1 = VDD_LO_DRIVER_2 = 5 V，VSS_DSAS = -5 V，VGG_RFAMP_1 = VGG_RFAMP_2 = VGG_LOAMP_1 = VGG_LOAMP_2 = 開路，LO_IN功率為6 dBm，環(huán)境溫度TA = 25°C。

3.2 LNA性能

• 增益：在18 GHz時，增益為12 dB，增益平坦度在任何4 GHz帶寬內(nèi)為1 dB p-p。
• 噪聲系數(shù)：在18 GHz時，噪聲系數(shù)為3.5 dB，能夠有效降低系統(tǒng)噪聲。
• 輸入1 dB壓縮點(diǎn)（P1dB）：在18 GHz時，P1dB為2 dBm。
• 諧波性能：在RF_IN_x頻率為9 GHz，LNA_OUT_x功率為 -6 dBm時，二次諧波（HD2）為 -37 dBc，三次諧波（HD3）為 -69 dBc。
• 輸入三階截點(diǎn)（IP3）：在18 GHz，1 MHz音調(diào)間隔，輸出功率為 -6 dBm/音調(diào)時，IP3為12 dBm。
• 輸入二階截點(diǎn)（IP2）：在9 GHz，11 MHz音調(diào)間隔，輸出功率為 -6 dBm/音調(diào)時，IP2為25 dBm。
• 通道間隔離度：在18 GHz，P_RF_IN_1 = -20 dBm，RF_IN_2為50 Ω端接時，通道間隔離度為 -55 dB。

  3.3 混頻器性能

• 增益：在3 GHz時，增益為 -6.3 dB至31 dB。
• 噪聲系數(shù)：在18 GHz，單邊帶時，噪聲系數(shù)為16.5 dB。
• 輸入P1dB：在18 GHz時，輸入P1dB為2 dBm。
• 輸入IP3：在18 GHz，1 MHz音調(diào)間隔，輸出功率為 -15 dBm/音調(diào)時，輸入IP3為2 dBm。
• 輸入IP2：在18 GHz，11 MHz音調(diào)間隔，輸出功率為 -15 dBm/音調(diào)時，輸入IP2為23.5 dBm。
• 隔離性能：RF到IF、LO到RF和LO到IF的隔離度分別為57 dB、32 dB和77 dB（在18 GHz時）。

  3.4 直接IF模式性能

• DSA規(guī)格：范圍為31 dB，步長為1 dB，步長誤差為±0.5 dB，建立時間在不同狀態(tài)轉(zhuǎn)換時有所不同，如從最小衰減到最大衰減的下降時間t_FALL（90%至10% RF）為60 ns。

  3.5 LNA - 混頻器級聯(lián)性能

  在18 GHz，1 MHz音調(diào)間隔，輸出功率為 -15 dBm/音調(diào)時，輸入P1dB為10.6 dBm，輸入IP3為10.2 dBm，輸入IP2為24.3 dBm，通道間隔離度為60 dB。

四、工作原理

4.1 LNA

ADMFM2000的每個通道都有一個寬帶LNA，工作頻率范圍為0.5 GHz至32 GHz。LNA采用單5 V電源供電，輸入和輸出內(nèi)部匹配到50 Ω，并具有內(nèi)部直流阻斷電容。通過VGG_RFAMP_1和VGG_RFAMP_2引腳可以實(shí)現(xiàn)增益控制，但這些引腳內(nèi)部自偏置，通常應(yīng)保持開路。

4.2 混頻器

每個通道都有一個雙平衡混頻器，能夠?qū)?.5 GHz至32 GHz的RF信號下變頻到0.5 GHz至8 GHz的IF信號?；祛l器為無源器件，無需外部偏置組件或RF匹配電路，在LO輸入引腳的LO驅(qū)動電平為6 dBm時工作良好。

4.3 LO

一個公共的LO輸入，工作頻率范圍為7 GHz至30 GHz，通過緩沖放大器分別驅(qū)動每個通道的混頻器。緩沖放大器也可以通過VGG_LOAMP_1和VGG_LOAMP_2引腳進(jìn)行增益控制，這些引腳同樣內(nèi)部自偏置，通常應(yīng)保持開路。

4.4 開關(guān)

每個通道都有一個寬帶單刀雙擲（SPDT）RF開關(guān)，可用于旁路混頻器。SPDT需要在控制引腳（SW_CHx_CTRL_A和SW_CHx_CTRL_B，x = 1或2）施加負(fù)控制電壓，根據(jù)控制引腳的邏輯電平，IF路徑可以連接到混頻器或RF_BYPASS_IN引腳。

4.5 LPF

開關(guān)后面的LPF帶寬為8 GHz，能夠拒絕混頻器產(chǎn)生的諧波和其他雜散信號，以及在直接IF模式下RF_BYPASS_IN_1和RF_BYPASS_IN_2輸入引腳上的感應(yīng)雜散信號。

4.6 DSA

LPF后面的DSA提供31 dB的增益控制范圍，步長為1 dB。DSA的衰減由DSAx_V0至DSAx_V4引腳的邏輯電平設(shè)置，所有引腳為高電平時設(shè)置最小衰減，所有引腳為低電平時設(shè)置最大衰減。DSA需要 -5 V的負(fù)電源，邏輯控制引腳為正（0 V和5 V）。

4.7 IF放大器

DSA后面跟隨一個IF放大器，需要5 V電源電壓，輸出內(nèi)部匹配到50 Ω。

五、應(yīng)用信息

5.1 基本連接

ADMFM2000的基本連接包括電源、輸入和輸出引腳的連接。例如，5 V電源引腳（VDD_LNA_1、VDD_IF_1、VDD_LO_DRIVER_1等）需要通過10 pF和0.1 μF的電容去耦到地，并且去耦電容應(yīng)盡可能靠近引腳。LNA輸入引腳（RF_IN_1、RF_IN_2）應(yīng)連接到典型輸入功率為 -20 dBm的RF輸入源，IF輸出引腳（IF_OUT_1、IF_OUT_2）應(yīng)連接到信號分析儀。

5.2 LNA - 混頻器級聯(lián)性能

ADMFM2000提供了靈活的應(yīng)用配置，用戶可以訪問LNA輸出、混頻器輸入和混頻器旁路輸入，以便在LNA和混頻器之間進(jìn)行可配置的濾波和/或衰減。不同的衰減水平會影響級聯(lián)的整體性能，如增益、輸入P1dB、輸入IP2、輸入IP3和噪聲系數(shù)等。

5.3 布局建議

在PCB布局時，應(yīng)將ADMFM2000底部的接地球焊接到低熱阻和低電阻的連接上，并在ADMFM2000EVALZ的接地平面上使用多個接地過孔，以最大限度地提高設(shè)備封裝的散熱性能。去耦電容應(yīng)盡可能靠近電源電壓球。

5.4 通風(fēng)孔注意事項(xiàng)

ADMFM2000封裝頂部有一個通風(fēng)孔，在ADMFM2000 - EVALZ回流過程中應(yīng)保持通風(fēng)孔開放，在電路板清洗時用Kapton膠帶覆蓋，清洗后移除膠帶。在完全組裝的PCB存儲或運(yùn)行時，通風(fēng)孔必須保持開放，建議使用透氣膠帶保護(hù)設(shè)備免受濕氣和水的影響。如果在封裝頂部添加散熱器，通風(fēng)孔不能被堵塞，以確?？諝饬魍ā?/p>

5.5 電源管理建議

ADMFM2000有三個電壓源，兩個 +5 V電源和一個 -5 V電源，每個電源有不同的最大電流要求。為多個ADMFM2000設(shè)備供電時，可以使用12 V電源作為輸入，通過LT8627SP（+5 V）設(shè)備和LTM8074（-5 V）設(shè)備進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。

六、總結(jié)

ADMFM2000以其高集成度、寬頻率范圍、精確的增益調(diào)整和良好的隔離性能等優(yōu)點(diǎn)，成為相控陣?yán)走_(dá)、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域的理想選擇。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時，可以充分利用其特性，簡化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)性能。同時，在實(shí)際應(yīng)用中，需要注意布局、通風(fēng)孔和電源管理等方面的問題，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。你在使用類似下變頻器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。