Каталог товаров
Главное меню

Аттенюаторы Hittite Microwave

В радиоприемных устройствах и в измерительных приборах широко применяются резистивные аттенюаторы – как с фиксированным ослаблением, так с и управляемым аналоговыми и цифровыми методами. Обычно это коаксиальные конструкции на основе Т- и П-образной структуры. Американская компания Hittite Microwave, одна из немногих в мире, выпускает сверхминиатюрные резистивные СВЧ аттенюаторы в виде интегральных микросхем с полосой частот от постоянного тока (DC) до 50 ГГц.

Для построения аттенюаторов с небольшим фиксированным ослаблением до ~10 дБ более удобны T-образные аттенюаторы, у которых диапазон расчетных сопротивлений резисторов меньше, чем у П-образных аттенюаторов. Однако при большем ослаблении сопротивление резистора вертикальной части T-образной структуры становится слишком малым для интегрального исполнения аттенюатора. Однако этот недостаток легко устраняется построением аттенюаторов с двумя T-образными частями.

Аттенюаторы с фиксированным ослаблением

Микросхемы HMC650, HMC651, HMC652, HMC653, HMC654, HMC655, HMC656, HMC657 и HMC658 — это линейные широкополосные аттенюаторы с фиксированным ослаблением, выполненные в сверхминиатюрных корпусах на основе T-образной структуры. Они рассчитаны на работу в условиях согласования со стандартным 50-Омным сопротивлением генератора и нагрузки. Выпускаются с ослаблением 0, 2, 3, 4, 6, 10, 15 и 20 dB. Эти аттенюаторы поставляются в миниатюрных корпусах LP2 или в бескорпусном исполнении в виде чипа – рис. 1.

Внешний вид микросхемы HMC650 в бескорпусном исполненииРис. 1. Внешний вид микросхемы HMC650 в бескорпусном исполнении.

В табл. 1 приведены данные о микросхемах аттенюаторов с фиксированным ослаблением. Аттенюаторы с ослаблением 10, 14 и 20 дБ реализованы как двухступенчатые.

Таблица 1. Параметры микросхем – аттенюаторов с фиксированным ослаблением.

Микросхема Ширина диапазона (Wide Bandwidth), ГГц Точность ослабления (Attenuation Tolerance), Дб Ослабление (Attenuation), Дб Входная мощность (RF Input Power), Дб/м Размеры (Size), мм Тип корпуса (Package)
HMC650 DC–50 ±0,2 0,15 - 17x18 Chip
HMC651 DC–50 ±0,3 0,15 - 23x18 Chip
HMC652 DC–50 ±0,2 2 27 17x18 Chip
HMC652LP2E DC–25 ±0,5 2 27 N/A LP2
HMC653 DC–50 ±0,2 3 26 17x18 Chip
HMC653LP2E DC–25 ±0,5 3 26 N/A LP2
HMC654 DC–50 ±0,2 4 25 17x18 Chip
HMC654LP2E DC–25 ±0,5 4 25 N/A LP2
HMC655 DC–50 ±0,2 6 25 17x18 Chip
HMC655LP2 DC–25 ±1,5 6 25 N/A LP2
HMC656 DC–50 ±0,1 10 25 17x18 Chip
HMC656LP2 DC–25 ±1,5 10 25 N/A LP2
HMC657 DC–50 ±0,4 15 25 17x18 Chip
HMC657LP2 DC–25 ±2 15 25 N/A LP2
HMC658 DC–50 ±0,5 20 25 23x18 Chip
HMC658LP2 DC–25 ±2 20 25 N/A LP2

Функциональная схема с одиночным T-образным аттенюатором представлена на рис. 2, а функциональная схема двухступенчатого аттенюатора показана на рис. 3.

Функциональная схема микросхемы одиночного T-образного аттенюатораРис. 2. Функциональная схема микросхемы одиночного T-образного аттенюатора

Функциональная схема микросхемы с двумя T-образными аттенюаторамиРис. 3. Функциональная схема микросхемы с двумя T-образными аттенюаторами

На рис. 4 показана зависимость ослабления (Attenuation) от частоты (Frequency) в диапазоне от 0 до 50 ГГц для микросхем с малым ослаблением: 2, 3, 4 и 6 дБ. Аналогичные зависимости для микросхем с ослаблением 10, 15 и 20 дБ с двухступенчатым аттенюатором показаны на рис. 5.

Зависимость ослабления одноступенчатых аттенюаторов от частотыРис. 4. Зависимость ослабления одноступенчатых аттенюаторов от частоты

Зависимость ослабления двухступенчатых аттенюаторов от частотыРис. 5. Зависимость ослабления двухступенчатых аттенюаторов от частоты

Зависимость обратных потерь (Return Loss) от частоты позволяет точно оценить поведение аттенюаторов. Такие зависимости для микросхем одноступенчатых и двухступенчатых аттенюаторов представлены на рис. 6 и 7.

Зависимость обратных потерь одноступенчатых аттенюаторов от частотыРис. 6. Зависимость обратных потерь одноступенчатых аттенюаторов от частоты

Зависимость обратных потерь двухступенчатых аттенюаторов от частотыРис. 7. Зависимость обратных потерь двухступенчатых аттенюаторов от частоты

Включение микросхемы аттенюатора между двумя 50-омными линиями передачи показано на рис. 8.

Включение микросхемы аттенюатора между двумя 50-омными линиями передачиРис. 8. Включение микросхемы аттенюатора между двумя 50-омными линиями передачи

Аттенюаторы Hittite с аналоговым управлением

Hittite Microwave выпускает аттенюаторы с аналоговым управлением (Analog VVA). Их ослабление изменяется аналоговым управляющим напряжением. Основные характеристики таких аттенюаторов представлены в табл. 2.

Таблица 2. Параметры аттенюаторов типа Analog VVA.

Микросхема Частота (Freq.), ГГц Потери (Loss), Дб Диапазон ослабления (Atten. Range), Дб IIP3 (Third Order Input Intercept Point) Управляющее напряжение (Control Input), В Тип корпуса (Package)
HMC-VVD102 17-27 1,5 от 0 до 22 17 от -4 до +4 Chip
HMC-VVD104 70-86 2 от 0 до 14 - от -5 до 5 Chip
HMC-VVD106 36-50 1,5 от 0 до 22 17 от 0 до +4 Chip
HMC346 DC-20 2,2 от 0 до 25 10 от -3 до 0 Chip
HMC346C8 DC-8 2 от 0 до 30 10 от -3 до 0 C8
HMC346G8 DC-8 2 от 0 до 30 10 от -3 до 0 G8, H
HMC346LC3B DC–18 1,5 от 0 до 30 10 от -3 до 0 LC3B
HMC346LP3 DC–14 2 от 0 до 30 10 от -3 до 0 LP3
HMC346MS8G DC–8 1,5 от 0 до 32 10 от -3 до 0 MS8G
HMC473MS8 0,45-2,2 1,9 от 0 до 48 20 от 0 до +3 MS8
HMC712 5 - 30 2,5 от 0 до 30 32 от -3 до 0 Chip
HMC712LP3CE 5 - 26,5 3,5 от 0 до 28 32 от -3 до 0 LP3C
HMC812LC4 5 - 30 2 от 0 до 30 28 от -3 до 0 LC4
HMC973LP3E 0,5 - 6,0 2,5 от 0 до 26 35 от 0 до +5 LP3
HMC985 0 - 50 3 от 0 до 35 33 от -3 до 0 Chip

Внешний вид аттенюатора HMC346ALC3B с регулируемым ослаблением показан на рис. 9.

Внешний вид микросхемы HMC346ALC3B - аттенюатора с аналоговым управлениемРис. 9. Внешний вид микросхемы HMC346ALC3B — аттенюатора с аналоговым управлением

Функциональная схема аттенюатора HMC346ALC3B показана на рис. 10. Микросхема содержит единственный управляемый резистор и реализует П-образную схему аттенюатора. Именно так реализовано большинство аттенюаторов типа Analog VVA.

Функциональная схема микросхемы HMC346ALC3BРис. 10. Функциональная схема микросхемы HMC346ALC3B

Далее на рис.11 показаны зависимости ослабления от частоты для микросхемы HMC346ALC3B. В основном они имеют вид горизонтальных прямых, но при больших ослаблениях характеристики перестают быть равномерными.

Зависимости ослабления от частоты для микросхемы HMC346ALC3BРис. 11. Зависимости ослабления от частоты для микросхемы HMC346ALC3B

Смонтированная в середине печатной платы микросхема HMC346ALC3B аттенюатора с регулируемым ослаблением (Analog VVA), показана на рис. 12. Сверху создан отрезок микрополосковой линии, подобный отрезкам линий, подключающим микросхему аттенюатора. Этот отрезок используется для оценки ослабления линии без микросхемы аттенюатора, что полезно при калибровке аттенюаторов. Спецификация компонентов платы, изображенной на рис. 12 приведена в таблице 3.

Печатная плата с микросхемой аттенюатора Analog VVA в центреРис. 12. Печатная плата с микросхемой аттенюатора Analog VVA в центре

Таблица 3. Спецификация компонентов печатной платы (см. рис. 12).

Элемент Описание
J1-J2 PCB Mount SMA RF Connector
J3-J7 DC PIN
U1 HMC346ALC3B VVA
PCB[2] 109739-1 Evaluation PCB

Аттенюаторы с цифровым управлением

Особое место в корпорации Hittite Microwave занимает производство аттенюаторов с цифровым управлением. Их ослабление изменяется цифровым управляющим сигналом. Фирма выпускает свыше трех десятков таких аттенюаторов. Они представляют собой набор аттенюаторов с фиксированным ослаблением, переключаемых с помощью цифровой схемы управления. Разрядность управляющего цифрового сигнала от 1 до 7 бит. Она определяет диапазон изменения ослабления. Например, микросхема HMC424 с 6-битовым цифровым управлением имеет полосу рабочих частот от постоянного тока DC до 13 ГГц, обратные потери 4 дБ и регулировку Gain от 0.5 до 31,5 дБ. Оформление микросхемы бескорпусное (рис. 13), питание -5В.

Кристалл микросхемы HMC424 (вид сверху)Рис. 13. Кристалл микросхемы HMC424 (вид сверху)

Микросхема HMC939A-Die отличается наиболее высокими рабочими частотами – от 0,1 до 40 ГГц. Это 5-битовый цифровой аттенюатор, выполненный на основе арсенида галлия (GaAs). Микросхема содержит набор аттенюаторов с ослаблением 1, 2, 4, 8, 16 дБ, переключением которых можно получить ослабление до 31 дБ с разрешением в 1дБ (рис. 14). Кристалл микросхемы имеет размер 2,34x1,00x0,1 мм. Функциональная схема микросхемы представлена на рис. 15.

Зависимость ослабления от частоты при различных уровнях цифрового сигнала управленияРис. 14. Зависимость ослабления от частоты при различных уровнях цифрового сигнала управления

Функциональная схема HMC939A-DieРис. 15. Функциональная схема HMC939A-Die

На рис. 16 показано включение цифрового аттенюатора — микросхемы HMC939A-Die между двумя микрополосковыми линиями передачи с волновым сопротивлением 50 Ом.

Включение микросхемы HMC939A-Die между двумя микрополосковыми линиямиРис. 16. Включение микросхемы HMC939A-Die между двумя микрополосковыми линиями

Особое место среди аттенюаторов с цифровым управлением занимают 1-битные микросхемы. Это просто коммутируемые аттенюаторы. На рис. 17 показана принципиальная схема коммутируемого аттенюатора с микросхемой HMC802A(HMC802ALP3E). Работа такой схемы вполне очевидна.

Принципиальная схема включения 1-битового цифрового аттенюатора - микросхемы HMC802A(HMC802ALP3E)Рис. 17. Принципиальная схема включения 1-битового цифрового аттенюатора - микросхемы HMC802A(HMC802ALP3E)

В заключение хочется отметить, что в статье приводятся обзорные данные, более подробные данные, в том числе параметры аттенюаторов производства Hittite Microwave, можно найти в технической документации, размещенной на официальном сайте корпорации.

Список литературы:

  1. Официальный сайт корпорации Hittite Microwave.
  2. Афонский В. П., Дьяконов В. П. Электронные измерения в нанотехнологиях и микроэлектронике. Под редакций проф. В. П. Дьяконова. М.: ДМК-Пресс, 2011.

Д.т.н., проф. Дьяконов В. П.