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애플리케이션 노트 3248

GPS 애플리케이션을 위해 조절된 MAX2653 이득 스텝 LNA

개요: 이 애플리케이션 노트는 GPS 대역(1575 MHz의 중심 주파수)에 사용되는 MAX2653 SiGe LNA용 교번 RF정합 망에 관한 자료이다. 2.7V와 3.0V의 공급전원은 물론, 높은 이득과 낮은 이득 모드에 관한 성능 척도(공급전류, 순방향 이득, NF, IIP3, 역방향 차단, 입출력 반사 손실 등)에 관해 설명한다. 고 이득 모드에서 5.6mA의 전류와 VCC = 2.7V전압이 공급될 때, 이 제품은 19.2dB 이득과 1.6dB NF 그리고 -5.2dB IIP3를 제공한다.

MAX2653 SiGe 저잡음 증폭기(LNA)는 미국 PCS(1930MHz~1990MHz)와 유럽의 DCS(1805MHz~1880MHz)수신 대역에서 가장 낮은 잡음 지수를 갖기 위해 내부적으로 최적화되었다. 이 LNA는 20dB까지의 이득과 선형성을, 외부의 저항만으로 단계적으로 제어할 수 있으며, 공급전압이 2.7V~3.3V이며, 셧다운 모드에서 0.25?A의 전류를 소모한다. GPS(중간주파수1575 MHz) 대역을 위해 이득 스텝 기능의 LNA를 제공하지 않지만, MAX2653을 더 낮은 대역에 조정할 수 있는 최적의 솔루션도 있다. 거의 동일한 공급 전류에 대해, 표 1에서 보여주는 선택적 정합 값은 0.5dB 이상의 이득, 0.1dB의 더 좋은 잡음 특성 그리고 2dB의 더 좋은 IIP3를 제공한다.

MAX2655 SiGe GPS LNA를 제공한다. 그 소자들은 바이어스 제어 전류 (외부의 저항을 이용)로 이득과 선형성을 설정할 수 있으며, 셧다운 모드에서 0.1?A 의 전류를 소모하고, 출력 측 정합을 위한 50ohm 저항이 내장되어 있다. 데이터 시트는 http://korea.maxim-ic.com/max2654에서 참조하세요.

그림 1. 새로운 정합 소자(C2, L1, L3, C4)를 실장한 MAX2653 EV 킷. PCB '해킹'(hacking) 불필요.
그림 1. 새로운 정합 소자(C2, L1, L3, C4)를 실장한 MAX2653 EV 킷. PCB '해킹'(hacking) 불필요.

그림 2. 1575MHz GPS 대역을 위해, 새로운 정합 소자(C2, L1, L3, C4)를 실장한 MAX2653 EV 킷 도면.
그림 2. 1575MHz GPS 대역을 위해, 새로운 정합 소자(C2, L1, L3, C4)를 실장한 MAX2653 EV 킷 도면.

표 1. 1575MHz GPS 대역을 위해 재 조정된 MAX2653 EV 킷의 대체 부품.
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

EV 킷내에 있는 정합용 소자들을 바꾸고 난 후에, 중요한 성능 특성은 실온에서 재 시험 되었다. 표 2는 재조정된 MAX2653을 벤치 테스트한 결과이다. 정합 네트워크의 출력에 맞는 값을 얻기 위해, 입출력부에 각각 약 0.2dB정도의 손실이 있다고 가정 할 때, 그 회로의 NF는 실제로 1.57dB이고, 이득은 19.2dB이다, 등등. 이 값들은 EV 킷 SMA 커넥터에 언급되어 있다. 주파수에 따른 이득과 NF 데이터는 표 3에서 제공된다.

표 2. MAX2653 GPS 성능 요약. 결과는 EV 킷 SMA 커넥터에 언급되어 있다.
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

표 3. 주파수에 따른 MAX2653 GPS 이득과 NF 성능. 결과는 EV 킷 SMA 커넥터에 언급되어 있다.
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

그림 3. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 입력 반사 손실 (S11).
그림 3. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 입력 반사 손실 (S11).

그림 4. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 순방향 이득 (S21).
그림 4. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 순방향 이득 (S21).

그림 5. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 역 방향 차단 (S12).
그림 5. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 역 방향 차단 (S12).

그림 6. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 출력 반사 손실 (S22).
그림 6. 고이득 (능동 검출) 및 저이득 (메모리 검출) 상태에서의 MAX2653 GPS 성능, 출력 반사 손실 (S22).

참조:


관련 부품  APP 3248: Apr 13, 2005
MAX2653 GSM900 및 DCS1800/PCS1900 듀얼 밴드, 저잡음 앰프 전체 데이터 시트
(PDF, 320kB)

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