【導讀】本應用筆記討論了 VMMK-3313 及其晶圓級封裝檢測器在 15 至 33 GHz 應用中的使用。VMMK-3313 是一款帶有集成溫度補償檢測器的寬帶定向耦合器，設(shè)計用于在 15 至 33 GHz 的各種頻段下工作，典型插入損耗為 0.5 dB。該檢測器提供與射頻功率輸入成比例的直流輸出，從而提供測量放大器功率輸出的方法。
本應用筆記討論了 VMMK-3313 及其晶圓級封裝檢測器在 15 至 33 GHz 應用中的使用。VMMK-3313 是一款帶有集成溫度補償檢測器的寬帶定向耦合器，設(shè)計用于在 15 至 33 GHz 的各種頻段下工作，典型插入損耗為 0.5 dB。該檢測器提供與射頻功率輸入成比例的直流輸出，從而提供測量放大器功率輸出的方法。
簡介
VMMK-3313 是一款帶有集成溫度補償檢測器的寬帶定向耦合器，專為 15 至 33 GHz 應用而設(shè)計。該檢測器提供與射頻功率輸入成比例的直流輸出，從而提供測量放大器功率輸出的方法。
VMMK-3313 是一款三端器件，其“直通”50 Ω 傳輸線直接連接在射頻輸入和射頻輸出端口之間。直流偏置被饋送到射頻輸入端口，并且整流后的直流可在射頻輸出端口獲得。
使用 VMMK-3313
由于只有三個端子可用，直流偏置和檢測到的電壓分別在內(nèi)部直流耦合到輸入和輸出端子。VMMK-3313 成功運行的關(guān)鍵是使用連接到 RF 輸入端口和 RF 輸出端口的低損耗偏置去耦網(wǎng)絡(luò)。圖 1 顯示了一個簡單的電路。'
偏置 VMMK-3313 檢測器模塊
偏置去耦網(wǎng)絡(luò)與用于偏置分立晶體管的網(wǎng)絡(luò)非常相似。兩個網(wǎng)絡(luò)都提供了到設(shè)備的低損耗交流耦合射頻路徑、在輸入上對設(shè)備進行直流偏置的方法以及在設(shè)備輸出上提取檢測到的電壓的方法。15 至 33 GHz 頻率范圍內(nèi)的偏置去耦網(wǎng)絡(luò)通常由四分之一波高阻抗線路和后面的低阻抗四分之一波短截線組成。與 VMMK-3313 的工作頻率范圍相比，這些頻帶本質(zhì)上是窄頻帶。添加一些以 R1 和 R2 形式串聯(lián)的電阻可以增強帶寬。
檢測器的內(nèi)部負載電阻約為 20 kΩ。如果需要，電阻器 R3 可以用作檢測器的外部負載電阻器。盡管 C4 提供額外的去耦，但 C4 處的任何并聯(lián)電容都會降低檢測器的視頻帶寬，因此可能并不理想。檢測器本身的 -3 dB 視頻帶寬約為 30 MHz。輸出端設(shè)備外部的任何額外旁路都會降低帶寬。本應用筆記的后續(xù)部分將提供更多詳細信息。
RF 輸入端口的建議偏置電壓為 1.5 V。在此標稱偏置下，偏置電流通常為 0.16 mA。在沒有 RF 輸入功率的情況下，檢測到的輸出端口處會出現(xiàn)標稱 60 mV Voffset 電壓。VMMK-3313 的直流輸出與射頻輸入的關(guān)系圖如圖 2 所示。
PCB圖案
偏置網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)通常是在微帶線中完成的。推薦的印刷電路板通孔圖案如圖 3 所示。這是一種非阻焊層定義的封裝 (NSMD)。與器件接壤的阻焊層的輪廓由綠色指示的區(qū)域顯示。推薦的封裝不需要在器件下方有任何電鍍通孔。建模和測試表明，當安裝在 0.010” 厚的 RO4350 印刷電路板材料上時，將過孔放置在器件兩側(cè)（0.003 英寸以內(nèi)）附近（如圖 3 所示）可以為 VMMK-3XXX 系列器件提供良好的接地。
VMMK 器件的推薦 PCB 布局
演示性能
使用演示板演示性能需要將 VMMK-3313 安裝在帶連接器的 50 Ω 微帶線上。厚度為 10 mil 的 Rogers 4350 印刷電路板材料用作進出 VMMK-3313 的低損耗基板。50 Ω 線寬為 0.020”。印刷電路板堆疊是多層堆疊，可在測試期間提供剛性。總厚度為0.060”。Southwest Microwave 2.4 mm 連接器 (PN 1492-03A-5) 用于提供到微帶線的平滑過渡。演示板上包含偏置去耦網(wǎng)絡(luò)，用于在輸入端口注入電壓，并作為測量輸出端口檢測到的電壓的方法。
當任何低損耗元件嵌入電路板時，在很寬的頻率范圍內(nèi)測量其損耗是很困難的。四分之一波偏置去耦線和開路梯形短截線提供了一種低損耗的偏置去耦方式；然而，它們本質(zhì)上是窄帶的。
為了證明 VMMK-3313 本身的損耗，需要去嵌入所有印刷電路板損耗，包括 50 Ω 微帶線、偏置去耦線和連接器。如圖 4 所示，開發(fā)了一組演示板來幫助測量 VMMK-3313 的損耗。
VMMK-3313 演示板
頂部演示板包括 VMMK-3313 器件、偏置去耦網(wǎng)絡(luò)和連接器。中間板包括除 VMMK-3313 設(shè)備之外的所有這些相同組件。這兩塊板的損耗差異應該是VMMK-3313的損耗。第三塊板包含簡單的 50 Ω 傳輸線和連接器，可用作測量介電損耗的參考。
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