ADTR1107：6 GHz 至 18 GHz 前端 IC 的深度解析

在電子工程領(lǐng)域，前端集成電路（IC）對于高頻信號處理至關(guān)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(guān)等特性，適用于相控陣天線、雷達(dá)等多種應(yīng)用場景。

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一、產(chǎn)品特性與應(yīng)用

特性亮點(diǎn)

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(tài)下典型飽和輸出功率（(P_{SAT})）可達(dá) 25 dBm，小信號增益為 22 dB；接收狀態(tài)下小信號增益為 18 dB，噪聲系數(shù)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(yīng)用場景

這款 IC 的應(yīng)用十分廣泛，包括相控陣天線、軍事雷達(dá)、氣象雷達(dá)、通信鏈路以及電子戰(zhàn)等領(lǐng)域。其高性能和集成化的設(shè)計(jì)，為這些應(yīng)用提供了可靠的解決方案。

二、規(guī)格參數(shù)詳解

傳輸狀態(tài)參數(shù)

在傳輸狀態(tài)下，當(dāng) (VDDPA = 5V)，(I{DQ}PA = 220mA)，(VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V)，(CTRL_SW = 0V) 且接收狀態(tài)關(guān)閉時(shí)，不同頻率范圍下的參數(shù)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(tài)參數(shù)

接收狀態(tài)下，當(dāng)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(tài)關(guān)閉時(shí)，不同頻率范圍也有相應(yīng)的參數(shù)。

• 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(guān)參數(shù)

SPDT 開關(guān)在 (VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V) 時(shí)，正電源電流 (IDD_SW) 為 14 μA，負(fù)電源電流 (ISS_SW) 為 120 μA。數(shù)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(xiàng)

絕對最大額定值

該 IC 在不同狀態(tài)下有明確的絕對最大額定值。傳輸狀態(tài)時(shí)，(VDD_PA) 最大為 5.5 V，(VGG_PA) 范圍為 -2 V 至 +0 V，連續(xù)波（CW）RF 輸入功率（(RFIN)）在 (TX_IN) 處最大為 20 dBm 等；接收狀態(tài)時(shí)，(VDD_LNA) 最大為 4 V，(VGG_LNA) 范圍為 -2 V 至 +0.2 V 等。此外，輸出負(fù)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(xiàng)

ADTR1107 是靜電放電（ESD）敏感設(shè)備，盡管它具有專利或?qū)Ｓ?a href="http://www.makelele.cn/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，但仍需采取適當(dāng)?shù)?ESD 預(yù)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(wǎng)格陣列（LGA）封裝。其引腳包括多個(gè)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(shè)置放大器的靜態(tài)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(tài)性能

通過一系列圖表展示了傳輸狀態(tài)下的各種性能特性，如寬帶增益和回波損耗與頻率的關(guān)系、不同 (VDD_PA) 下增益與頻率的關(guān)系、不同溫度下輸入回波損耗與頻率的關(guān)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(xiàn)，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

接收狀態(tài)性能

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

六、工作原理

ADTR1107 是一個(gè)收發(fā)模塊，由 LNA、中功率放大器和 SPDT 反射式開關(guān)組成。開關(guān)具有集成驅(qū)動器，通過單個(gè)數(shù)字控制輸入引腳 (CTRL_SW) 來確定設(shè)備處于傳輸狀態(tài)還是接收狀態(tài)。接收路徑包含一個(gè)自偏置 LNA，可通過 (VGG_LNA) 引腳進(jìn)行偏置調(diào)整；傳輸路徑包含一個(gè)功率放大器，通過 (VGG_PA) 設(shè)置偏置電流。此外，還集成了一個(gè)定向耦合器，用于監(jiān)測傳輸功率水平。

七、應(yīng)用信息與推薦偏置順序

基本連接與偏置設(shè)置

在應(yīng)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(shí)現(xiàn) 220 mA 的靜態(tài)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(diào)整 (VGG_LNA) 引腳電壓。SPDT 開關(guān)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(shè)置路徑狀態(tài)。

推薦偏置順序

為了確保設(shè)備的正常工作和性能優(yōu)化，在傳輸和接收狀態(tài)的上電和下電過程中，都有推薦的偏置順序。例如，傳輸狀態(tài)上電時(shí)，應(yīng)先連接所有接地引腳，然后依次設(shè)置各個(gè)引腳的電壓，最后施加 RF 信號；下電時(shí)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(gè)偏置電壓和控制信號，無需額外的控制信號即可實(shí)現(xiàn)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(guān)。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(shí)現(xiàn)功率檢測。

總結(jié)

ADTR1107 是一款性能出色、功能集成的前端 IC，適用于多種高頻應(yīng)用場景。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要深入了解其特性、參數(shù)、工作原理和應(yīng)用信息，嚴(yán)格按照推薦的偏置順序進(jìn)行操作，以確保設(shè)備的性能和可靠性。同時(shí)，與其他設(shè)備的接口設(shè)計(jì)也需要仔細(xì)考慮，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似 IC 的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。