ADTR1107：6 GHz 至 18 GHz 前端 IC 的深度解析

在电子工程领域，前端集成电路（IC）对于高频信号处理至关重要。今天，我们将深入探讨 Analog Devices 公司的 ADTR1107，这是一款工作在 6 GHz 至 18 GHz 频段的紧凑型前端 IC，具有集成功率放大器、低噪声放大器（LNA）和反射式单刀双掷（SPDT）开关等特性，适用于相控阵天线、雷达等多种应用场景。

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一、产品特性与应用

特性亮点

ADTR1107 具备诸多出色特性。它的工作频率范围为 6 GHz 至 18 GHz，在传输状态下典型饱和输出功率（(P_{SAT})）可达 25 dBm，小信号增益为 22 dB；接收状态下小信号增益为 18 dB，噪声系数仅为 2.5 dB。此外，它还配备了耦合功率放大器输出，可用于功率检测。

应用场景

这款 IC 的应用十分广泛，包括相控阵天线、军事雷达、气象雷达、通信链路以及电子战等领域。其高性能和集成化的设计，为这些应用提供了可靠的解决方案。

二、规格参数详解

传输状态参数

在传输状态下，当 (VDDPA = 5V)，(I{DQ}PA = 220mA)，(VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V)，(CTRL_SW = 0V) 且接收状态关闭时，不同频率范围下的参数有所不同。

• 6 - 14 GHz 范围：小信号增益在 19.5 - 21.5 dB 之间，增益平坦度为 ±0.8 dB，输入回波损耗为 13 dB，输出回波损耗为 15 dB 等。
• 14 - 18 GHz 范围：小信号增益为 20 - 22 dB，增益平坦度为 ±0.6 dB，输入回波损耗为 12 dB，输出回波损耗为 11 dB 等。

接收状态参数

接收状态下，当自偏置，(VDD_LNA = 3.3V)，(VGG_LNA = 0V)，(VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V)，(CTRL_SW = 3.3V) 且传输状态关闭时，不同频率范围也有相应的参数。

• 6 - 14 GHz 范围：小信号增益为 15.5 - 17.5 dB，增益平坦度为 ±0.6 dB，输入回波损耗为 13 dB，输出回波损耗为 14 dB 等。
• 14 - 18 GHz 范围：小信号增益为 16 - 18 dB，增益平坦度为 ±0.9 dB，输入回波损耗为 13 dB，输出回波损耗为 18 dB 等。

开关参数

SPDT 开关在 (VDD_SW = 3.3V)，(VSS_SW = -3.3V) 时，正电源电流 (IDD_SW) 为 14 µA，负电源电流 (ISS_SW) 为 120 µA。数字控制输入 (CTRL_SW) 的低电平为 0 - 0.8 V，高电平为 1.2 - 3.3 V，电流小于 1 µA。

三、绝对最大额定值与注意事项

绝对最大额定值

该 IC 在不同状态下有明确的绝对最大额定值。传输状态时，(VDD_PA) 最大为 5.5 V，(VGG_PA) 范围为 -2 V 至 +0 V，连续波（CW）RF 输入功率（(RFIN)）在 (TX_IN) 处最大为 20 dBm 等；接收状态时，(VDD_LNA) 最大为 4 V，(VGG_LNA) 范围为 -2 V 至 +0.2 V 等。此外，输出负载电压驻波比（VSWR）最大为 7:1，通道温度最高为 175°C 等。

ESD 注意事项

ADTR1107 是静电放电（ESD）敏感设备，尽管它具有专利或专有保护电路，但仍需采取适当的 ESD 预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

四、引脚配置与功能

引脚配置

ADTR1107 采用 5 mm × 5 mm，24 引脚的焊盘网格阵列（LGA）封装。其引脚包括多个接地引脚（GND）、接收路径输出引脚（(RX_OUT)）、传输路径输入引脚（(TX_IN)）、功率放大器栅极偏置引脚（(VGG_PA)）等。

功能描述

不同引脚具有不同的功能。例如，(VGG_PA) 用于设置放大器的静态电流，(RX_OUT) 为接收路径输出，且直流耦合到地并交流匹配到 50 Ω 等。

五、典型性能特性

传输状态性能

通过一系列图表展示了传输状态下的各种性能特性，如宽带增益和回波损耗与频率的关系、不同 (VDD_PA) 下增益与频率的关系、不同温度下输入回波损耗与频率的关系等。这些特性有助于工程师了解 IC 在不同条件下的性能表现，从而进行合理的设计。

接收状态性能

同样，接收状态下也有相应的性能图表，包括宽带增益和回波损耗与频率的关系、不同 (VDD_LNA) 下增益与频率的关系、不同温度下输入回波损耗与频率的关系等。

六、工作原理

ADTR1107 是一个收发模块，由 LNA、中功率放大器和 SPDT 反射式开关组成。开关具有集成驱动器，通过单个数字控制输入引脚 (CTRL_SW) 来确定设备处于传输状态还是接收状态。接收路径包含一个自偏置 LNA，可通过 (VGG_LNA) 引脚进行偏置调整；传输路径包含一个功率放大器，通过 (VGG_PA) 设置偏置电流。此外，还集成了一个定向耦合器，用于监测传输功率水平。

七、应用信息与推荐偏置顺序

基本连接与偏置设置

在应用中，传输路径的功率放大器在 (VDD_PA) 引脚施加 +5 V 偏置，(VGG_PA) 引脚施加 -1.75 V 至 -0.25 V 的电压以实现 220 mA 的静态电流。接收路径的 LNA 可工作在自偏置或外部偏置模式，自偏置模式下 (VDD_LNA) 引脚施加 3.3 V，(VGG_LNA) 引脚置为 0 V 或接地；外部偏置模式下需调整 (VGG_LNA) 引脚电压。SPDT 开关在 (VDD_SW) 引脚施加 +3.3 V，(VSS_SW) 引脚施加 -3.3 V 偏置，(CTRL_SW) 引脚设置路径状态。

推荐偏置顺序

为了确保设备的正常工作和性能优化，在传输和接收状态的上电和下电过程中，都有推荐的偏置顺序。例如，传输状态上电时，应先连接所有接地引脚，然后依次设置各个引脚的电压，最后施加 RF 信号；下电时则相反。

八、与 ADAR1000 波束形成器的接口

ADTR1107 可以与 ADAR1000 X 波段和 Ku 波段四通道波束形成器 IC 接口。ADAR1000 提供多个偏置电压和控制信号，无需额外的控制信号即可实现与 ADTR1107 的无缝连接。例如，ADAR1000 的 (PA_BIAS3) 引脚为 ADTR1107 功率放大器提供栅极电压，(TR_SW_POS) 引脚可用于控制 ADTR1107 的 SPDT 开关。此外，ADTR1107 的 (CPLR_OUT) 耦合器输出可以连接到 ADAR1000 的 RF 检测器输入，实现功率检测。

总结

ADTR1107 是一款性能出色、功能集成的前端 IC，适用于多种高频应用场景。在设计过程中，工程师需要深入了解其特性、参数、工作原理和应用信息，严格按照推荐的偏置顺序进行操作，以确保设备的性能和可靠性。同时，与其他设备的接口设计也需要仔细考虑，以实现系统的最佳性能。大家在实际应用中是否遇到过类似 IC 的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。