Особенности применения микросхемы HPMX-3003 в СВЧ-устройствах.
В настоящее время многие ведущие зарубежные фирмы-изготовители микроэлектронных компонентов уделяют внимание разработке и производству многофункциональных микросхем, микросхем, которые на одном кристалле интегрируют несколько законченных, зачастую независимых друг от друга, узлов. В англоязычной литературе, в частности, в технических описаниях и статьях по применению, такие микросхемы носят сокращенное наименование “front end”. Особенностям применения одной из таких микросхем и посвящается данная статья.
Микросхема HPMX-3003, выпускаемая фирмой Hewlett-Packard, состоит из малошумящего усилителя (МШУ), антенного переключателя и усилителя мощности. Микросхема идеально подходит для применения в радиочастотных блоках систем персонального радиовызова, беспроводных телефонов, а также беспроводных системах передачи цифровой информации с использованием технологии Spread Spectrum в диапазонах 1.5 – 2.5 ГГц.
Выполненная на основе арсенида галлия, HPMX-3003, представляет собой одновременно оконечный каскад СВЧ-передатчика с допустимой выходной мощностью до 820 мВт, малошумящий ( 2.2 дБ ) усилитель для входного устройства приемника и антенный переключатель, позволяющий подключать антенну попеременно то ко входу приемника, то к выходу передатчика.
Для исследования параметров микросхемы перед ее применением в готовым устройстве была разработана простая макетная плата, топология которой изображена на рисунке 1, а внешний вид - на фотографии.
Размеры печатной платы 40 мм x 50 мм, изготовлена она из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм. ЧИП-компоненты, установленные на плате, как отечественного, так и импортного производства, индуктивности 2.5 и 18 нГн изготовлены в виде топологического рисунка платы. Поскольку управление антенным переключателем осуществляется одновременным переключением напряжений 0 В и - 5 В на двух выводах микросхемы, на плате предусмотрен переключатель типа П2К, который и осуществляет данную процедуру. В остальном же схема включения микросхемы не отличается от указанной в технической документации и показана на рисунке 2.
Для исследования параметров микросхемы были использованы: измеритель мощности Я2М - 66 , анализатор спектра С4 - 27 , высокочастотный генератор Г4 - 79.
В результате исследования были изучены зависимости коэффициентов усиления МШУ и коэффициента мощности от частоты. Амплитудно-частотная характеристики усилителей показаны на графиках 1 и 2 соответственно.
Полученные данные несколько хуже, чем указано в технической документации на данную микросхему, что может быть объяснено следующим:
Несомненно, что при более тщательном согласовании и использовании в качестве подложки материалов, обладающих лучшими характеристиками на высоких частотах, можно получить технические характеристики, указанные в технической документации.
Для управления антенным переключателем в реальной системе может быть применена схема, изображенная на рисунке 3.
Все резисторы, используемые в схеме, обладают сопротивлением 1 кОм.
В заключении хотелось бы упомянуть о ближайшем аналоге HPMX-3003 - микросхеме фирмы Triquint Semiconductor TQ9207 , имеющей ту же структуру. Основные отличия TQ9207 от HPMX-3003 состоят в следующем:
1. Полоса рабочих частот значительно меньше: 2.4 – 2.5 ГГц;
2. Выше коэффициент усиления МШУ (18 дБ), но ниже коэффициент усиления усилителя мощности (21 дБм).
3. И, наверное, самое важное: HPMX-3003 можно легко купить в России, а микросхемы фирмы Triquint Semiconductor пока недоступны.
HPMX-3003 можно применять как отдельное устройство , так и вместе с микросхемами HPMX-5001 и HPMX-5002 . HPMX-5001 состоит из активных преобразователей частоты для приемного и передающего трактов, удвоителя и делителя частоты на 32/33, гетеродина, перестраиваемого внешним варикапом .
HPMX-5002 содержит частотный смеситель “вниз”, усилитель-ограничитель, фазовый дискриминатор, частотно-фазовый детектор, программируемые делители частоты, 2-й гетеродин, схемы управления и контроля. Совсем недавно фирма Hewlett Packard объявила о появлении частотного синтезатора HPLL-8001, завершающего данный комплект микросхем. HPLL-8001 представляет собой синтезатор с фазовой автоподстройкой частоты (PLL ), программируемый по трехпроводной шине, работающий и от 3 и от 5 Вольт и потребляющий в активном режиме всего 4 мА. На основе этого комплекта может быть полностью построена любая СВЧ - приемопередающая система, включая высоко- и низкочастотную часть с последующей обработкой, будь то беспроводной телефон стандарта DECT, либо радиомодем диапазона ISM, либо нечто подобное в диапазоне от 1,5 ГГц до 2,5 ГГц.
Литература:
Малыгин Иван Владимирович
ivm@institute-rt.ru