GM5XXX系列宽带固定均衡器芯片应用设计指南

均衡器简介

       均衡器是用于补偿各种射频系统频率响应中的负增益斜率的器件。与具有平坦频率响应的标准衰减器不同,均衡器是一种独特的衰减器,其插入损耗随着频率的增加以某个确定的斜率线性变化。对于应用于宽带场景的设计人员来说,这种特性对于频率响应的补偿起到重要作用。

       例如,一个8dB固定斜率的均衡器可以与具有-8dB斜率的放大器级联,以使得放大器具有平坦的带内增益,如图1a所示。同理,放大器也可以与更高斜率值的均衡器级联,以产生正斜率的频率响应,如图1b所示。这种应用有时会用于补偿射频链路中其他器件的级联响应,以实现更为平坦的整体系统增益斜率。

1.jpg

图 1.  理想固定斜率均衡器应用

负增益斜率补偿

  大多数通用 MMIC 放大器的工作频率常覆盖多个倍频程,这种放大器通常表现出增益随频率降低的特性,高增益宽带放大器尤其如此。对于需要在宽频率范围内保持一致功率增益一致性的宽带应用,负增益斜率是主要的限制因素。放大器级联是提高链路增益的常用手段,然而负增益斜率的放大器级联会进一步降低增益平坦度,恶化系统设计指标。

  解决该问题的其中一种方法是针对不同频带使用不同的放大器,在窄带宽中具有特定的增益值。然而,成本、器件数量和电路板空间的限制都使得这种分段方法不切实际。系统设计师通常倾向在宽频带内使用具有平坦增益的器件,这就是均衡器的用武之地。将均衡器与宽带放大器级联可以通过牺牲一部分低频增益补偿放大器增益滚降,从而产生增益平坦的响应。此外,在放大器输入端添加均衡器会恶化噪声系数,而在输出端添加均衡器会牺牲一定的输出功率和效率,设计师必须确定哪个参数对整体系统性能具有更高的优先级。

不同类型的均衡器

       有四种基本类型的均衡器可用,根据具体应用和所选放大器的不同,可以选择合适的均衡器:

       正斜率均衡器(图 2a)具有随频率提高的插入损耗响应。这种类型的均衡器用于均衡具有正增益斜率的放大器或系统。

       负斜率均衡器(图 2b)表现出随频率降低的插入损耗响应。这种类型的均衡器用于均衡具有负增益斜率的放大器或系统,如下例所示。

       正抛物线均衡器(图3a)的插入损耗响应随着频率的增加呈抛物线形状。这种类型用于均衡在频带边缘具有低增益而在中心频率附近具有高增益的系统中的增益变化。

       负抛物线均衡器(图3b)的插入损耗随着频率的增加呈与正抛物线均衡器相反的形状,用于均衡频带边缘增益高但中频带增益低的系统中的增益变化。

2.jpg

图 2

3.jpg图 3

案例分析

        CM2104型低噪声放大器与GM5106固定均衡器组合应用:

  为了演示如何使用均衡器配合宽带放大器实现平坦的增益曲线,在此示例中,我们将固定均衡器GM5106与CM2104型超宽带低噪声放大器配合使用。产业联盟的GM5XXX系列均衡器芯片具有约60款覆盖DC~18GHz,1~10dB斜率范围的宽带负固定斜率均衡器,允许用户为其放大器所需的组合响应选择合适的芯片。图4、图6分别显示GM5101和GM5106的显微镜照片及频率响应曲线,两款固定均衡器的斜率分别为1dB和6dB,臻镭科技的G5XXX均衡器系列产品可根据客户需求定制相应封装,图5为封装示意图。

4.jpg

图 4. 固定斜率均衡器显微镜照片

5.jpg

图 5.  固定斜率均衡器封装示意图

6.jpg

图 6. 均衡器GM5101频率响应曲线

7.jpg

图 7. 均衡器GM5106频率响应曲线

  CM2104超宽带低噪声放大器芯片的工作频率范围为0.2~0.7GHz,3.3V供电电压工作状态下噪声系数低于0.6dB,带内增益范围24~20dB,CM2104的性能曲线如图6、7所示。

8.jpg

图 8.  低噪放CM2104电性能曲线 1

9.jpg

图 9.  低噪放CM2104电性能曲线 2

       GM5106均衡器芯片在0.2~0.7GHz频带内具有-5.5dB~-1.5dB的插入损耗,能够将CM2104的增益均衡到约18dB的平坦增益响应。

10.jpg

图 10.  低噪放CM2104与均衡器GM5106级联小信号测试示意图

GM5106均衡器芯片与CM2104超宽带放大器级联测试结果如下图所示:

11.jpg

图 11.  低噪放CM2104与均衡器GM5106级联的频率响应

         测试结果表明,GM5106均衡器芯片对于CM2104低噪声放大器芯片的增益均衡效果良好,带内增益被均衡至17.8~18.8dB,增益平坦度优化幅度达3dB,同时级联并未对输入输出回波损耗造成影响,满足使用要求。

固定均衡器与超宽带低噪声放大器选型指南

  臻镭科技目前货架产品包含固定均衡器芯片型谱和超宽带低噪声放大器等型谱系列产品,可根据用户需求提供塑封封装,下表列出了部分产品型号及指标供用户选择,完整产品手册可与臻镭科技市场部联系获取。


表 1  固定均衡器芯片型谱

12.jpg

表 2  超宽带低噪声放大器芯片型谱

13.jpg

COPYRIGHT @20203499拉斯维加斯网址浙ICP备2020039948号

Baidu
sogou