应用笔记 3248

MAX2653 LNA具有增益步进控制,可重新调谐用于GPS应用


摘要 : 本篇应用笔记介绍了一种用于MAX2653 SiGe LNA的射频匹配网络,可调谐到GPS频段(中心频率1575MHz)。本篇笔记提供高增益和低增益以及2.7V和3.0V时LNA的性能指标(供电电流、增益、NF、IIP3,反向隔离以及输入输出回波损耗)。在VCC = 2.7V和5.6mA供电电流时,LNA具有19.2dB增益,1.6dB噪声系数以及-5.2dB IIP3。

MAX2653 SiGe低噪声放大器(LNA)在美国PCS (1930MHz到1990MHz)和欧洲DCS (1805MHz到1880MHz)接收频段上对最低噪声性能进行了内部优化。这款LNA具有20dB增益控制步进,外部可调整增益和线性(通过单个电阻),可使用2.7V到3.3V电源工作,关断电流0.25µA。Maxim并不提供用于GPS频段且包含了增益步进的单独LNA,但是重新调谐MAX2653到GPS频段可提供优异的解决方案。可选的匹配值(表1)使得LNA增益提高了0.5dB, 噪声系数改善0.1dB,IIP3改善2dB,所有的指标性能都是在相同的供电电流下测得。

针对不需要增益步进的应用,Maxim提供了MAX2654和MAX2655 SiGe GPS LNA。这些LNA提供偏置电流控制(通过外部电阻)可用于设置增益和线性值,在关断模式下电流0.1µA,内部集成了50Ω输出匹配。在http://china.maximintegrated.com/max2654上可找到该芯片数据资料。

图1. 使用新的匹配元件(C2, L1, L3, C4)的MAX2653评估板,PCB不需要重新印刷。
图1. 使用新的匹配元件(C2, L1, L3, C4)的MAX2653评估板,PCB不需要重新印刷。

图2. MAX2653评估板原理图,使用新的匹配元件,用于1575MHz GPS频段
图2. MAX2653评估板原理图,使用新的匹配元件,用于1575MHz GPS频段

表1. MAX2653评估板替换元件表,重新调谐到1575MHz GPS频段
Designation Value Description
C2 1.3pF shunt-C (to GND) matching component for LNA input0402 ceramic capacitor Murata GJ61555C1H1R3CB01B
L1 3.9nH series-L matching component for LNA input0603 printed inductor Toko LL1608-FS series
L3 3.3nH shunt-L (to VCC) matching component for LNA output0603 printed inductor Toko LL1608-FS series
C4 0.75pF series-C matching component for LNA output0402 ceramic capacitor Murata GJ61555C1HR75CB01B

在替换评估板上的匹配元件后,在室温下重新测试关键的性能指标-表2提供了重新调谐MAX2653后的测试结果。这些值是以评估板SMA连接器为参考测量得到的,为获得输出匹配电路网络输出处测量值,假设每个输出和输入各0.2dB损耗,在这种情况下,电路噪声系数约为1.57dB,增益约为19.2dB等。表3提供了各个频率上的增益值和噪声系数。

表2. MAX2653 GPS性能总结。结果为评估板SMA连接器为参考测试值。
Parameter Symbol Conditions Test Result Unit
Supply Current ICC High Gain Mode VCC = 2.7V 5.61 mA
VCC = 3.0V 5.62
Low Gain Mode VCC = 2.7V 2.23
VCC = 3.0V 2.24
Gain G High Gain Mode VCC = 2.7V 19.0 mA
VCC = 3.0V 19.0
Low Gain Mode VCC = 2.7V -2.3
VCC = 3.0V -2.2
NF NF High Gain Mode VCC = 2.7V 1.77 dB
VCC = 3.0V 1.79
Low Gain Mode VCC = 2.7V 6.36
VCC = 3.0V 6.37
Input 3rd-order Intercept IIP3 High Gain Mode VCC = 2.7V -5.2 dBm
VCC = 3.0V -4.9
Low Gain Mode VCC = 2.7V +0.2
VCC = 3.0V +0.2
Reverse Isolation |S12| High Gain Mode VCC = 2.7V -33.8 dB
VCC = 3.0V -33.6
Low Gain Mode VCC = 2.7V -22.2
VCC = 3.0V -22.3
Input Return Loss |S11| High Gain Mode VCC = 2.7V -7.7 dB
VCC = 3.0V -7.7
Low Gain Mode VCC = 2.7V -10.9
VCC=3.0V -11.0
Output Return Loss |S22| High Gain Mode VCC = 2.7V -12.6 dB
VCC=3.0V -12.5
Low Gain Mode VCC = 2.7V -8.1
VCC = 3.0V -8.2

表3. MAX2653 GPS各个频率点上增益和噪声系数性能。结果为评估板SMA连接器为参考测试值。
Frequency High-Gain Low-Gain
VCC = 2.7V VCC = 3.0V VCC = 2.7V VCC = 3.0V
Gain (dB) NF (dB) Gain (dB) NF (dB) Gain (dB) NF (dB) Gain (dB) NF (dB)
1400 15.4 1.71 15.3 1.69 -5.4 6.36 -5.5 6.32
1450 18.4 1.74 18.4 1.74 -2.9 7.18 -2.9 7.40
1500 18.6 1.75 18.5 1.77 -2.6 6.45 -2.6 6.59
1550 18.6 1.78 18.6 1.75 -2.9 5.70 -2.7 5.51
1575 19.0 1.77 19.0 1.79 -2.3 6.36 -2.2 6.37
1650 18.7 1.86 18.7 1.82 -2.2 6.67 -2.3 6.66
1700 17.3 1.84 17.4 1.87 -3.5 5.64 -3.5 5.56
1750 16.3 1.88 16.3 1.92 -4.3 6.26 -4.1 6.21

图3.  MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输入回波损耗(S11)
图3. MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输入回波损耗(S11)

 图4.  MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的前向增益(S21)
图4. MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的前向增益(S21)

图5.  MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的反向隔离(S12)
图5. MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的反向隔离(S12)

图6.  MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输出回波损耗(S22)
图6. MAX2653 GPS性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输出回波损耗(S22)

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