2 GHz 至 30 GHz GaAs pHEMT MMIC 低噪聲放大器 HMC8402 深度解析

在射頻和微波領(lǐng)域，低噪聲放大器（LNA）是至關(guān)重要的組件，它能夠在放大信號的同時盡可能減少噪聲的引入。今天要給大家詳細(xì)介紹的是 Analog Devices 公司的 HMC8402，一款工作在 2 GHz 至 30 GHz 頻率范圍的 GaAs pHEMT MMIC 低噪聲放大器。

文件下載：HMC8402.pdf

一、產(chǎn)品特性

1. 電氣性能

增益：典型增益為 13.5 dB，在不同頻率范圍（2 - 18 GHz、18 - 26 GHz、26 - 30 GHz）內(nèi)，最小增益也能達(dá)到 11 - 11.5 dB。
噪聲系數(shù)：典型值為 2 dB，在不同頻率和溫度條件下，最大噪聲系數(shù)在 4 - 5 dB 之間。
輸出功率：1 dB 壓縮點(diǎn)輸出功率（P1dB）典型值為 21.5 dBm，飽和輸出功率（PSAT）典型值為 22 dBm，輸出三階截點(diǎn)（IP3）典型值為 26 dBm。
2. 電源要求
供電電壓為 7 V，典型工作電流為 68 mA。
3. 匹配特性

輸入輸出均匹配到 50 Ω，方便集成到多芯片模塊（MCMs）中。

4. 尺寸規(guī)格

芯片尺寸為 2.7 mm × 1.363 mm × 0.05 mm。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

測試儀器：在射頻測試設(shè)備中，需要低噪聲、高增益的放大器來準(zhǔn)確測量信號。
微波無線電和甚小口徑終端（VSATs）：用于接收和放大微弱的微波信號。
軍事和航天：對設(shè)備的可靠性和性能要求極高，HMC8402 的高性能能夠滿足這些領(lǐng)域的需求。
電信基礎(chǔ)設(shè)施：在基站、中繼站等設(shè)備中，用于信號的放大和處理。
光纖通信：在光通信系統(tǒng)的射頻前端，提供低噪聲的信號放大。

三、規(guī)格參數(shù)詳解

1. 不同頻率范圍的性能

頻率范圍	增益	增益溫度變化	輸入回波損耗	輸出回波損耗	P1dB	PSAT	IP3	噪聲系數(shù)	供電電流	供電電壓
2 - 18 GHz	11.5 - 13.5 dB	0.005 dB/°C	/	12 dB	19 - 21 dBm	22 dBm	26 dBm	2.5 - 5 dB	45 - 85 mA	5 - 8 V
18 - 26 GHz	11.5 - 13.5 dB	0.006 dB/°C	/	14 dB	17 - 20 dBm	21 dBm	24 dBm	2.5 - 4 dB	45 - 85 mA	5 - 8 V
26 - 30 GHz	11 - 13 dB	0.009 dB/°C	/	10 dB	15 - 19 dBm	20.5 dBm	23 dBm	3.0 - 4.5 dB	45 - 85 mA	5 - 8 V

2. 絕對最大額定值

參數(shù)	額定值
漏極偏置電壓（VDD）	10 V
柵極偏置電壓（VGG2）	-2.6 V 至 +3.6 V
射頻輸入功率（RFIN）	20 dBm
通道溫度	175°C
連續(xù)功率耗散（PDISS）	1.55 W（TA = 85°C，85°C 以上每升高 1°C 降額 17.2 mW）
熱阻（θJC）	58°C/W
存儲溫度范圍	-65°C 至 +150°C
工作溫度范圍	-55°C 至 +85°C
靜電放電敏感度（HBM）	1A 類（250 V）

四、引腳配置與功能描述

引腳編號	助記符	描述
1	RFIN	射頻輸入，交流耦合并匹配到 50 Ω，有大阻值電阻接地用于靜電放電保護(hù)。
2	VGG2	增益控制，直流耦合，通過改變該引腳電壓可實(shí)現(xiàn)約 6 dB 的增益變化。
3	VDD	放大器電源電壓，連接直流偏置以提供漏極電流（IDQ）。
4	RFOUT	射頻輸出，交流耦合并匹配到 50 Ω，有大阻值電阻接地用于靜電放電保護(hù)。
芯片底部	GND	芯片底部必須連接到射頻/直流地。

五、典型性能特性

1. 增益和回波損耗與頻率的關(guān)系

從圖 8 可以看出，增益在 2 - 30 GHz 頻率范圍內(nèi)基本保持穩(wěn)定，輸入和輸出回波損耗也在可接受的范圍內(nèi)。不同溫度下的回波損耗變化如圖 9 和圖 12 所示，溫度對回波損耗有一定影響。

2. 噪聲系數(shù)與頻率的關(guān)系

圖 10 展示了不同溫度下噪聲系數(shù)隨頻率的變化情況，噪聲系數(shù)在低頻段較低，隨著頻率升高逐漸增大。

3. 輸出功率和三階截點(diǎn)與頻率的關(guān)系

圖 14 - 圖 18 分別展示了 P1dB、PSAT 和 IP3 隨頻率和溫度、電源電壓的變化關(guān)系。這些參數(shù)對于評估放大器在不同工作條件下的線性度和輸出能力非常重要。

六、工作原理

HMC8402 采用單電源偏置的共源共柵分布式放大器架構(gòu)，集成了用于漏極的射頻扼流圈。其基本單元由兩個場效應(yīng)晶體管（FET）堆疊而成，通過 RFIN 傳輸線連接下 FET 的柵極，RFOUT 傳輸線連接上 FET 的漏極。通過在每個單元周圍采用額外的電路設(shè)計技術(shù)，優(yōu)化了整體帶寬和噪聲系數(shù)。用戶可以通過 VGG2 引腳調(diào)整上 FET 的柵極偏置電壓，從而實(shí)現(xiàn)約 6 dB 的增益變化。

七、應(yīng)用信息

1. 偏置程序

上電順序：先將 VDD 設(shè)置為 7 V，若使用增益控制功能，在 VGG2 引腳施加 -2 V 至 +2.6 V 的電壓，最后施加射頻輸入信號。
下電順序：先關(guān)閉射頻輸入信號，移除 VGG2 電壓或設(shè)置為 0 V，最后將 VDD 設(shè)置為 0 V。
2. 安裝和鍵合技術(shù)
芯片安裝：可以采用共晶或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂將芯片直接附著到接地平面。
射頻信號路由：使用 50 Ω 微帶傳輸線在 0.127 mm 厚的氧化鋁薄膜基板上傳輸射頻信號。
鍵合要求：射頻端口推薦使用 0.003 in. × 0.0005 in. 的金帶進(jìn)行鍵合，直流鍵合推薦使用 1 mil 直徑的金線。所有鍵合應(yīng)盡可能短，小于 12 mil。

八、典型應(yīng)用電路和裝配圖

圖 39 展示了典型應(yīng)用電路，圖 40 為裝配圖。在實(shí)際應(yīng)用中，可以參考這些圖示進(jìn)行電路設(shè)計和布局。

九、訂購指南

型號	溫度范圍	封裝描述	封裝選項
HMC8402	-55°C 至 +85°C	4 焊盤裸片 [CHIP]	C - 4 - 3
HMC8402 - SX	-55°C 至 +85°C	4 焊盤裸片 [CHIP]	C - 4 - 3

其中，HMC8402 - SX 是兩個器件的樣品訂單，HMC8402 和 HMC8402 - SX 均符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。

在實(shí)際設(shè)計中，大家是否遇到過類似低噪聲放大器的應(yīng)用問題呢？對于 HMC8402 的性能和應(yīng)用，你有什么疑問或者獨(dú)特的見解嗎？歡迎在評論區(qū)交流討論。

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2 GHz 至 30 GHz GaAs pHEMT MMIC 低噪聲放大器 HMC8402 深度解析

一、產(chǎn)品特性

1. 電氣性能

2. 電源要求

3. 匹配特性

4. 尺寸規(guī)格

二、應(yīng)用領(lǐng)域

三、規(guī)格參數(shù)詳解

1. 不同頻率范圍的性能

2. 絕對最大額定值

四、引腳配置與功能描述

五、典型性能特性

1. 增益和回波損耗與頻率的關(guān)系

2. 噪聲系數(shù)與頻率的關(guān)系

3. 輸出功率和三階截點(diǎn)與頻率的關(guān)系

六、工作原理

七、應(yīng)用信息

1. 偏置程序

2. 安裝和鍵合技術(shù)

八、典型應(yīng)用電路和裝配圖

九、訂購指南

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