浅谈VMMK-3313及15至33 GHz应用中的晶圆级封装检测器使用

本应用笔记讨论了VMMK-3313及其在15至33 GHz应用中的晶圆级封装检测器的使用。VMMK-3313是一种宽带定向耦合器，具有集成的温度补偿检测器，设计用于在15至33 GHz的各个频带中工作，典型插入损耗为0.5 dB。检测器提供与RF功率输入成比例的DC输出，从而提供测量放大器功率输出的手段。

简介

VMMK-3313是一款宽带定向耦合器，具有集成的温度补偿检测器，专为15至33 GHz应用而设计。检测器提供与RF功率输入成比例的DC输出，从而提供一种测量放大器功率输出的方法。

VMMK-3313是三端设备，“直通” 50Ω传输线直接连接在RF输入和RF输出端口之间。直流偏置被馈送到射频输入端口，整流后的直流在射频输出端口可用。

使用VMMK-3313

只有三个端子可用，直流偏置和检测到的电压在内部分别直流耦合到输入和输出端子。VMMK-3313成功运行的关键是使用连接到RF输入端口和RF输出端口的低损耗偏置去耦网络。一个简单的电路如图1所示。

偏置VMMK-3313检测器模块

偏置去耦网络与用来偏置分立晶体管的网络非常相似。这两个网络都提供了到设备的低损耗交流耦合RF路径，以及在输入上对设备进行DC偏置的手段，以及在设备的输出上提取检测到的电压的手段。15至33 GHz频率范围内的偏置去耦网络通常由四分之一波高阻抗线路和低阻抗四分之一波短截线组成。与VMMK-3313的工作频率范围相比，它们本质上是窄带。以R1和R2的形式串联一些电阻可以提高带宽。

检测器的内部负载电阻约为20kΩ。如果需要，可以将电阻器R3用作检测器的外部负载电阻器。尽管C4提供了额外的去耦，但C4处的任何并联电容都会减小检测器的视频带宽，因此可能不是所希望的。检测器本身的-3 dB视频带宽约为30 MHz。输出端子上设备外部的任何其他旁路都会降低带宽。更详细的信息将在本应用笔记的后面部分中介绍。

RF输入端口的建议偏置电压为1.5V。在该标称偏置下，偏置电流通常为0.16 mA。如果没有RF输入功率，则在检测到的输出端口上会出现60 mV的标称电压偏移电压。VMMK-3313的DC输出与RF输入的关系图如图2所示。

VMMK-3313的输出DC电压与RF输入功率的关系

PCB图案

偏置网络的实现通常在微带中完成。推荐的印刷电路板通孔图案如图3所示。这是非焊料掩膜定义的占位面积（NSMD）。与设备接壤的阻焊层的轮廓由绿色指示的区域显示。建议的占用空间不需要在设备下方镀任何通孔。建模和测试表明，如图3所示，在器件的两侧（0.003英寸以内）并在器件的任一侧放置通孔，当将它们安装在0.010英寸厚的RO4350印刷电路板材料上时，可以为VMMK-3XXX系列器件提供良好的接地。

VMMK器件的推荐PCB布局

演示性能要
在演示板上演示性能，需要将VMMK-3313安装在带有连接器的50Ω微带线上。具有10密耳厚度的Rogers 4350印刷电路板材料用作低损耗基材，可用于进出VMMK-3313。50Ω的线宽为0.020英寸。印刷电路板叠层是多层叠层，可在测试过程中提供刚性。总厚度为0.060英寸。西南微波2.4毫米连接器（PN 1492-03A-5）用于平滑过渡到微带线。演示板上已包括偏置去耦网络，以在输入端口注入电压，并作为一种在输出端口测量检测到的电压的手段。

当将低损耗元件嵌入电路板中时，很难测量它在很宽的频率范围内的损耗。四分之一波偏置去耦线和梯形断路开路提供了一种提供偏置去耦的低损耗方法。但是，它们本质上是窄带。

为了演示VMMK-3313本身的损耗，需要将所有印刷电路板的损耗去嵌入，包括50Ω微带线，偏置去耦线和连接器。如图4所示，开发了一组演示板，以帮助测量VMMK-3313的损耗。

VMMK-3313演示板

顶部的演示板包括VMMK-3313器件，偏置去耦网络和连接器。中间板包括所有这些相同的组件，但VMMK-3313器件除外。这两块板之间的损耗之差应该是VMMK-3313的损耗。第三块板包含一条简单的50传输线和连接器，可用作测量介电损耗的参考。

编辑：hfy