探索HMC963LC4：6 - 26.5 GHz GaAs pHEMT MMIC低噪声放大器

引言

在当今的射频和微波应用领域，低噪声放大器（LNA）扮演着至关重要的角色。它们能够在放大微弱信号的同时，尽可能减少噪声的引入，从而提高整个系统的性能。今天，我们将深入探讨一款来自Analog Devices的优秀低噪声放大器——HMC963LC4。

文件下载：HMC963.pdf

典型应用

HMC963LC4具有广泛的应用场景，以下是一些典型的应用领域：

• 点对点无线电：在点对点通信中，需要可靠的信号放大来保证通信的稳定性和质量，HMC963LC4的高性能可以满足这一需求。
• 点对多点无线电：在复杂的通信网络中，它能够有效地放大信号，确保多个节点之间的通信顺畅。
• 军事与航天：这些领域对设备的可靠性和性能要求极高，HMC963LC4凭借其出色的特性，能够适应恶劣的环境并提供稳定的性能。
• 测试仪器：在测试和测量领域，精确的信号放大是获取准确数据的关键，HMC963LC4可以为测试仪器提供高质量的信号放大。

功能框图

功能框图展示了HMC963LC4的内部结构和信号流向，帮助工程师更好地理解其工作原理。

特性亮点

低噪声系数

HMC963LC4的噪声系数低至2.5 dB，这意味着它在放大信号时引入的噪声非常小，能够有效地提高系统的信噪比，对于微弱信号的放大尤为重要。

高增益

高达22 dB的增益，使得它能够显著地放大输入信号，为后续的信号处理提供足够的强度。

高输出功率

P1dB输出功率达到10 dBm，输出IP3为 +18 dBm，这使得它在处理大信号时也能保持良好的线性度，避免信号失真。

单电源供电

仅需 +3.5V 的单电源电压，且电流仅为45 mA，这大大简化了电源设计，降低了功耗和成本。

50欧姆匹配

输入和输出均匹配到50欧姆，方便与其他50欧姆系统进行集成，减少了匹配电路的设计复杂度。

小型封装

采用24引脚的4x4 mm SMT封装，尺寸仅为16mm²，节省了电路板空间，适合用于对尺寸要求较高的应用。

详细描述

HMC963LC4是一款自偏置的GaAs MMIC低噪声放大器，采用无铅的4x4 mm陶瓷表面贴装封装。它在6 - 26.5 GHz的频率范围内工作，能够提供20 dB的小信号增益、2.5 dB的噪声系数和 +18 dBm的输出IP3。在 +3.5 V的电源下，仅需45 mA的电流。其 +10 dBm的P1dB输出功率使其能够作为平衡、I/Q或镜像抑制混频器的LO驱动器。此外，它的I/O端口具有直流阻断功能，并内部匹配到50欧姆，非常适合高容量微波无线电和VSAT应用。

电气规格

参数	最小值	典型值	最大值	单位
频率范围	6 - 26.5 GHz
增益	16.5	22		dB
温度增益变化		0.03		dB/°
噪声系数 [1]		2.5	3.5	dB
输入回波损耗		10		dB
输出回波损耗		10		dB
1 dB压缩输出功率	7	10		dBm
饱和输出功率 (Psat)		12		dBm
输出三阶截点 (IP3)		18		dBm
电源电流 (ldd) (Vdd = 3.5V, Vgg1 = Vgg2 = Open)		45	70	mA

注：[1] 已减去电路板损耗。

性能曲线

文档中还给出了多个性能曲线，包括宽带增益与回波损耗、输入回波损耗与温度、噪声系数与温度、增益与温度、输出回波损耗与温度、输出IP3与温度、P1dB与温度、Psat与温度、反向隔离与温度、功率压缩（8 GHz、16 GHz、24 GHz）、电流与输入功率（16 GHz）等。这些曲线直观地展示了HMC963LC4在不同条件下的性能变化，工程师可以根据这些曲线来评估其在实际应用中的表现。

绝对最大额定值

参数	数值
漏极偏置电压	+4V
RF输入功率	0 dBm
通道温度	150℃
连续功耗 (T = 85°) (85°以上每升高1℃降额8 mW)	0.52W
热阻 (通道到接地焊盘)	125°/W
存储温度	-65 至 +150°
工作温度	-40 至 +85℃
ESD敏感度 (HBM)	0 类 < 150V

在使用HMC963LC4时，必须严格遵守这些绝对最大额定值，以确保设备的安全和可靠性。

引脚描述

引脚编号	功能	描述	接口原理图
1,2,4, 15,17,18	GND	这些引脚和封装底部必须连接到RF/DC接地。	OGND
3	RFIN	该引脚交流耦合并匹配到50欧姆	RFIN O11
5 - 14, 20,22,24	N/C	无需连接。这些引脚可连接到RF/DC接地，不影响性能。
16	RFOUT	该引脚交流耦合并匹配到50欧姆	O RFOUT
19,21,23	Vdd1,Vdd2,Vdd3	放大器的电源电压。需要旁路电容。见应用电路。	Vdd1,2,3

应用电路

应用电路展示了如何正确地连接HMC963LC4以及所需的外部元件。以下是电容的参数：	电容	数值
C1 - C3	100pF
C4 - C6	1000pF
C8 - C10	2.2pF

评估PCB

文档还提供了评估PCB的相关信息，包括其设计要求和材料清单。评估PCB使用了RF电路设计技术，信号线路具有50欧姆的阻抗，封装接地引脚和外露焊盘直接连接到接地平面。评估板应安装在适当的散热器上。评估电路板可向Analog Devices申请获取。

总结

HMC963LC4是一款性能出色的低噪声放大器，具有低噪声系数、高增益、高输出功率、单电源供电、50欧姆匹配和小型封装等优点。它适用于多种应用场景，为工程师提供了一个可靠的信号放大解决方案。在使用时，需要注意其绝对最大额定值，并根据应用电路进行正确的连接和设计。你在实际应用中是否遇到过类似的低噪声放大器？它们的性能表现如何？欢迎在评论区分享你的经验和见解。