ADTR1107：6 GHz 至 18 GHz 前端 IC 的深度解析

在電子工程領域，前端集成電路（IC）對于高頻信號處理至關重要。今天，我們將深入探討 Analog Devices 公司的 ADTR1107，這是一款工作在 6 GHz 至 18 GHz 頻段的緊湊型前端 IC，具有集成功率放大器、低噪聲放大器（LNA）和反射式單刀雙擲（SPDT）開關等特性，適用于相控陣天線、雷達等多種應用場景。

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一、產品特性與應用

特性亮點

ADTR1107 具備諸多出色特性。它的工作頻率范圍為 6 GHz 至 18 GHz，在傳輸狀態下典型飽和輸出功率（(P_{SAT})）可達 25 dBm，小信號增益為 22 dB；接收狀態下小信號增益為 18 dB，噪聲系數僅為 2.5 dB。此外，它還配備了耦合功率放大器輸出，可用于功率檢測。

應用場景

這款 IC 的應用十分廣泛，包括相控陣天線、軍事雷達、氣象雷達、通信鏈路以及電子戰等領域。其高性能和集成化的設計，為這些應用提供了可靠的解決方案。

二、規格參數詳解

傳輸狀態參數

在傳輸狀態下，當 (VDDPA = 5V)，(I{DQ}PA = 220mA)，(VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V)，(CTRL_SW = 0V) 且接收狀態關閉時，不同頻率范圍下的參數有所不同。

• 6 - 14 GHz 范圍：小信號增益在 19.5 - 21.5 dB 之間，增益平坦度為 ±0.8 dB，輸入回波損耗為 13 dB，輸出回波損耗為 15 dB 等。
• 14 - 18 GHz 范圍：小信號增益為 20 - 22 dB，增益平坦度為 ±0.6 dB，輸入回波損耗為 12 dB，輸出回波損耗為 11 dB 等。

接收狀態參數

接收狀態下，當自偏置，(VDD_LNA = 3.3V)，(VGG_LNA = 0V)，(VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V)，(CTRL_SW = 3.3V) 且傳輸狀態關閉時，不同頻率范圍也有相應的參數。

• 6 - 14 GHz 范圍：小信號增益為 15.5 - 17.5 dB，增益平坦度為 ±0.6 dB，輸入回波損耗為 13 dB，輸出回波損耗為 14 dB 等。
• 14 - 18 GHz 范圍：小信號增益為 16 - 18 dB，增益平坦度為 ±0.9 dB，輸入回波損耗為 13 dB，輸出回波損耗為 18 dB 等。

開關參數

SPDT 開關在 (VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V) 時，正電源電流 (IDD_SW) 為 14 μA，負電源電流 (ISS_SW) 為 120 μA。數字控制輸入 (CTRL_SW) 的低電平為 0 - 0.8 V，高電平為 1.2 - 3.3 V，電流小于 1 μA。

三、絕對最大額定值與注意事項

絕對最大額定值

該 IC 在不同狀態下有明確的絕對最大額定值。傳輸狀態時，(VDD_PA) 最大為 5.5 V，(VGG_PA) 范圍為 -2 V 至 +0 V，連續波（CW）RF 輸入功率（(RFIN)）在 (TX_IN) 處最大為 20 dBm 等；接收狀態時，(VDD_LNA) 最大為 4 V，(VGG_LNA) 范圍為 -2 V 至 +0.2 V 等。此外，輸出負載電壓駐波比（VSWR）最大為 7:1，通道溫度最高為 175°C 等。

ESD 注意事項

ADTR1107 是靜電放電（ESD）敏感設備，盡管它具有專利或專有保護電路，但仍需采取適當的 ESD 預防措施，以避免性能下降或功能喪失。

四、引腳配置與功能

引腳配置

ADTR1107 采用 5 mm × 5 mm，24 引腳的焊盤網格陣列（LGA）封裝。其引腳包括多個接地引腳（GND）、接收路徑輸出引腳（(RX_OUT)）、傳輸路徑輸入引腳（(TX_IN)）、功率放大器柵極偏置引腳（(VGG_PA)）等。

功能描述

不同引腳具有不同的功能。例如，(VGG_PA) 用于設置放大器的靜態電流，(RX_OUT) 為接收路徑輸出，且直流耦合到地并交流匹配到 50 Ω 等。

五、典型性能特性

傳輸狀態性能

通過一系列圖表展示了傳輸狀態下的各種性能特性，如寬帶增益和回波損耗與頻率的關系、不同 (VDD_PA) 下增益與頻率的關系、不同溫度下輸入回波損耗與頻率的關系等。這些特性有助于工程師了解 IC 在不同條件下的性能表現，從而進行合理的設計。

接收狀態性能

同樣，接收狀態下也有相應的性能圖表，包括寬帶增益和回波損耗與頻率的關系、不同 (VDD_LNA) 下增益與頻率的關系、不同溫度下輸入回波損耗與頻率的關系等。

六、工作原理

ADTR1107 是一個收發模塊，由 LNA、中功率放大器和 SPDT 反射式開關組成。開關具有集成驅動器，通過單個數字控制輸入引腳 (CTRL_SW) 來確定設備處于傳輸狀態還是接收狀態。接收路徑包含一個自偏置 LNA，可通過 (VGG_LNA) 引腳進行偏置調整；傳輸路徑包含一個功率放大器，通過 (VGG_PA) 設置偏置電流。此外，還集成了一個定向耦合器，用于監測傳輸功率水平。

七、應用信息與推薦偏置順序

基本連接與偏置設置

在應用中，傳輸路徑的功率放大器在 (VDD_PA) 引腳施加 +5 V 偏置，(VGG_PA) 引腳施加 -1.75 V 至 -0.25 V 的電壓以實現 220 mA 的靜態電流。接收路徑的 LNA 可工作在自偏置或外部偏置模式，自偏置模式下 (VDD_LNA) 引腳施加 3.3 V，(VGG_LNA) 引腳置為 0 V 或接地；外部偏置模式下需調整 (VGG_LNA) 引腳電壓。SPDT 開關在 (VDD_SW) 引腳施加 +3.3 V，(VSS_SW) 引腳施加 -3.3 V 偏置，(CTRL_SW) 引腳設置路徑狀態。

推薦偏置順序

為了確保設備的正常工作和性能優化，在傳輸和接收狀態的上電和下電過程中，都有推薦的偏置順序。例如，傳輸狀態上電時，應先連接所有接地引腳，然后依次設置各個引腳的電壓，最后施加 RF 信號；下電時則相反。

八、與 ADAR1000 波束形成器的接口

ADTR1107 可以與 ADAR1000 X 波段和 Ku 波段四通道波束形成器 IC 接口。ADAR1000 提供多個偏置電壓和控制信號，無需額外的控制信號即可實現與 ADTR1107 的無縫連接。例如，ADAR1000 的 (PA_BIAS3) 引腳為 ADTR1107 功率放大器提供柵極電壓，(TR_SW_POS) 引腳可用于控制 ADTR1107 的 SPDT 開關。此外，ADTR1107 的 (CPLR_OUT) 耦合器輸出可以連接到 ADAR1000 的 RF 檢測器輸入，實現功率檢測。

總結

ADTR1107 是一款性能出色、功能集成的前端 IC，適用于多種高頻應用場景。在設計過程中，工程師需要深入了解其特性、參數、工作原理和應用信息，嚴格按照推薦的偏置順序進行操作，以確保設備的性能和可靠性。同時，與其他設備的接口設計也需要仔細考慮，以實現系統的最佳性能。大家在實際應用中是否遇到過類似 IC 的使用問題呢？歡迎在評論區分享交流。