探索HMC751LC4：17 - 27 GHz SMT pHEMT低噪声放大器的卓越性能

在射频和微波领域，低噪声放大器（LNA）是至关重要的组件，它能够在放大微弱信号的同时，尽可能减少噪声的引入。今天我们要详细探讨的是HMC751LC4，一款工作在17 - 27 GHz频段的SMT pHEMT低噪声放大器，它在多个方面展现出了出色的性能。

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典型应用场景

HMC751LC4凭借其优秀的性能，在多个领域都有广泛的应用：

• 通信领域：适用于点对点无线电、点对多点无线电以及VSAT（甚小口径终端）系统。在这些系统中，它能够有效放大微弱的信号，提高通信的质量和稳定性。
• 测试与传感：可用于测试设备和传感器中，为信号的检测和处理提供可靠的放大功能。
• 军事领域：满足军事应用对高性能、高可靠性的要求，在军事通信和侦察等方面发挥重要作用。

产品特性亮点

电气性能卓越

• 低噪声与高增益：具备2.2 dB的噪声系数和25 dB的增益，能够在放大信号的同时，将噪声的影响降到最低，确保信号的质量。
• 高输出功率：输出IP3达到 +25 dBm，P1dB输出功率为 +13 dBm，这使得它不仅可以作为低噪声放大器使用，还能作为LO驱动，用于平衡、I/Q或镜像抑制混频器。
• 单电源供电：采用 +4V @ 73 mA的单电源供电，简化了电路设计，降低了功耗。

匹配与兼容性良好

• 50欧姆匹配：输入和输出均实现了50欧姆匹配，方便与其他50欧姆系统进行集成。
• 环保封装：采用符合RoHS标准的4 x 4 mm无铅封装，既环保又便于进行表面贴装制造。

电气规格详解

在 $T_{A}=+25^{circ} C$ ，Vdd 1,2,3 = +4V的条件下，HMC751LC4的各项电气规格表现如下：	参数	频率范围17 - 20 GHz	频率范围20 - 27 GHz	单位
频率范围	17 - 20	20 - 27	GHz
增益	22 - 24	23 - 25	dB
增益温度变化率	0.025	0.028	dB/℃
噪声系数	2.2 - 2.8	2.0 - 2.6	dB
输入回波损耗	17	15	dB
输出回波损耗	16	15	dB
1dB压缩点输出功率（P1dB）	13	13	dBm
饱和输出功率（Psat）	15	15	dBm
输出三阶截点（IP3）	25	25	dBm
电源电流（ldd）	50 - 90	50 - 90	mA

从这些规格中我们可以看出，HMC751LC4在不同频率范围内都能保持相对稳定的性能，并且在增益、噪声系数等关键指标上表现出色。

温度与电压对性能的影响

温度影响

通过一系列的图表（如增益与温度、输入回波损耗与温度、噪声系数与温度等关系图），我们可以直观地看到温度对HMC751LC4性能的影响。一般来说，随着温度的升高，增益会有一定的变化，噪声系数也可能会增加。工程师在设计时需要考虑这些因素，采取适当的散热措施，以确保放大器在不同温度环境下都能稳定工作。

电压影响

增益与电源电压、P1dB与电源电压等关系图显示，电源电压的变化也会对放大器的性能产生影响。虽然放大器可以在一定的电压范围内工作，但为了获得最佳性能，建议使用推荐的 +4V电源。

绝对最大额定值与引脚说明

绝对最大额定值

为了确保HMC751LC4的安全可靠运行，我们需要了解其绝对最大额定值：	参数	额定值
漏极偏置电压（Vdd1, Vdd2, Vdd3）	+5.5 Vdc
RF输入功率（RFIN(Vdd = +4 Vdc)）	-5 dBm
通道温度	175℃
连续功耗（T = 85°）（85°C以上每升高1°C降额11.2 mW）	1W
热阻（通道到接地焊盘）	89°C/W
存储温度	-65 到 +150℃
工作温度	-40 到 +85℃

引脚说明

引脚编号	功能	描述	接口原理图
1,3,5 - 7,12 - 14, 16,18,19,24	GND	这些引脚和封装底部必须连接到RF/DC接地。	OGND
2,8 - 11, 17,23	N/C	该引脚可连接到RF/DC接地，不影响性能。
4	RFIN	该引脚交流耦合并匹配到50欧姆。	RFINOI
15	RFOUT	该引脚交流耦合并匹配到50欧姆。	-	ORFOUT
22,21,20	Vdd1,2,3	放大器的电源电压，需要100 pF、1,000 pF和2.2uF的外部旁路电容。	oVdd1,2,3

评估PCB与应用电路设计

评估PCB

评估PCB是验证HMC751LC4性能的重要工具。它采用了RF电路设计技术，信号线路阻抗为50欧姆，封装接地引脚和裸露焊盘直接连接到接地平面，并使用了足够数量的过孔连接顶层和底层接地平面。评估板还需要安装在合适的散热片上，以保证散热效果。评估板上的材料清单如下：	项目	描述
J1 - J2	PCB安装K连接器
J3 - J6	DC引脚
C1 - C3	100 pF电容，0402封装
C4 - C6	1,000 pF电容，0603封装
C7 - C9	2.2 pF钽电容
U1	HMC751LC4放大器
PCB	123813评估PCB（电路板材料：Rogers 4350或Arlon 25FR）

应用电路

应用电路中使用了不同容量的电容进行滤波和耦合，具体参数如下：	组件	值
C1,C2,C3	100 pF
C4,C5,C6	1,000 pF
C7,C8,C9	2.2 uF

总结与思考

HMC751LC4作为一款高性能的低噪声放大器，在17 - 27 GHz频段展现出了出色的性能和广泛的应用前景。在实际设计中，工程师需要充分考虑其各项特性和参数，结合具体的应用场景进行优化设计。例如，如何根据温度和电压的变化，采取有效的措施来保证放大器的稳定性和可靠性？如何合理选择评估PCB和应用电路中的组件，以实现最佳的性能？这些都是我们在设计过程中需要深入思考的问题。

希望通过本文的介绍，能够帮助电子工程师更好地了解HMC751LC4，在实际应用中充分发挥其优势，设计出更加优秀的射频和微波系统。