ADMFM2000：双通道微波下变频器的卓越性能与应用

在微波通信、雷达等领域，高性能的下变频器是系统中不可或缺的关键组件。今天，我们就来深入了解一款优秀的双通道微波下变频器——ADMFM2000。

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一、产品概述

ADMFM2000是一款双通道微波下变频器，其输入射频（RF）和本地振荡器（LO）频率范围覆盖0.5 GHz至32 GHz，输出中频（IF）频率范围为0.5 GHz至8 GHz。它集成了低噪声放大器（LNA）、下变频混频器、混频器旁路开关、中频低通滤波器（LPF）和数字步进衰减器（DSA）等功能模块，为用户提供了高度集成的解决方案。该产品采用20.00 mm × 14.00 mm、179球的芯片级封装球栅阵列（CSP_BGA），具有紧凑的尺寸和良好的屏蔽性能，工作温度范围为 -40°C至 +85°C。

二、产品特性

2.1 集成度高

ADMFM2000集成了多个功能模块，包括LNA、混频器、开关、LPF和DSA等，大大减少了外部元件的使用，简化了电路设计，降低了成本和电路板空间。例如，集成的LNA可以有效提高系统的灵敏度，减少噪声干扰；集成的混频器则能够实现高效的下变频功能。

2.2 宽频率范围

其输入RF和LO频率范围覆盖0.5 GHz至32 GHz，输出IF频率范围为0.5 GHz至8 GHz，能够满足多种应用场景的需求，如相控阵雷达接收器、卫星通信接收器、电子战和电子测试测量设备等。

2.3 精确的增益调整

DSA提供31 dB的增益控制范围，步长为1 dB，能够实现精确的增益调整，满足不同应用对信号强度的要求。

2.4 良好的隔离性能

在混频器部分，RF到IF、LO到RF和LO到IF的隔离性能良好，能够有效减少信号干扰，提高系统的稳定性和可靠性。例如，在18 GHz时，RF到IF的隔离度可达57 dB。

2.5 50 Ω匹配

输入和输出均与50 Ω匹配，方便与其他设备进行连接，减少信号反射，提高信号传输效率。

三、技术规格

3.1 工作条件

在典型工作条件下，VDD_LNA_1 = VDD_LNA_2 = VDD_IF_1 = VDD_IF_2 = VDD_LO_DRIVER_1 = VDD_LO_DRIVER_2 = 5 V，VSS_DSAS = -5 V，VGG_RFAMP_1 = VGG_RFAMP_2 = VGG_LOAMP_1 = VGG_LOAMP_2 = 开路，LO_IN功率为6 dBm，环境温度TA = 25°C。

3.2 LNA性能

• 增益：在18 GHz时，增益为12 dB，增益平坦度在任何4 GHz带宽内为1 dB p-p。
• 噪声系数：在18 GHz时，噪声系数为3.5 dB，能够有效降低系统噪声。
• 输入1 dB压缩点（P1dB）：在18 GHz时，P1dB为2 dBm。
• 谐波性能：在RF_IN_x频率为9 GHz，LNA_OUT_x功率为 -6 dBm时，二次谐波（HD2）为 -37 dBc，三次谐波（HD3）为 -69 dBc。
• 输入三阶截点（IP3）：在18 GHz，1 MHz音调间隔，输出功率为 -6 dBm/音调时，IP3为12 dBm。
• 输入二阶截点（IP2）：在9 GHz，11 MHz音调间隔，输出功率为 -6 dBm/音调时，IP2为25 dBm。
• 通道间隔离度：在18 GHz，P_RF_IN_1 = -20 dBm，RF_IN_2为50 Ω端接时，通道间隔离度为 -55 dB。

  3.3 混频器性能

• 增益：在3 GHz时，增益为 -6.3 dB至31 dB。
• 噪声系数：在18 GHz，单边带时，噪声系数为16.5 dB。
• 输入P1dB：在18 GHz时，输入P1dB为2 dBm。
• 输入IP3：在18 GHz，1 MHz音调间隔，输出功率为 -15 dBm/音调时，输入IP3为2 dBm。
• 输入IP2：在18 GHz，11 MHz音调间隔，输出功率为 -15 dBm/音调时，输入IP2为23.5 dBm。
• 隔离性能：RF到IF、LO到RF和LO到IF的隔离度分别为57 dB、32 dB和77 dB（在18 GHz时）。

  3.4 直接IF模式性能

• DSA规格：范围为31 dB，步长为1 dB，步长误差为±0.5 dB，建立时间在不同状态转换时有所不同，如从最小衰减到最大衰减的下降时间t_FALL（90%至10% RF）为60 ns。

  3.5 LNA - 混频器级联性能

  在18 GHz，1 MHz音调间隔，输出功率为 -15 dBm/音调时，输入P1dB为10.6 dBm，输入IP3为10.2 dBm，输入IP2为24.3 dBm，通道间隔离度为60 dB。

四、工作原理

4.1 LNA

ADMFM2000的每个通道都有一个宽带LNA，工作频率范围为0.5 GHz至32 GHz。LNA采用单5 V电源供电，输入和输出内部匹配到50 Ω，并具有内部直流阻断电容。通过VGG_RFAMP_1和VGG_RFAMP_2引脚可以实现增益控制，但这些引脚内部自偏置，通常应保持开路。

4.2 混频器

每个通道都有一个双平衡混频器，能够将0.5 GHz至32 GHz的RF信号下变频到0.5 GHz至8 GHz的IF信号。混频器为无源器件，无需外部偏置组件或RF匹配电路，在LO输入引脚的LO驱动电平为6 dBm时工作良好。

4.3 LO

一个公共的LO输入，工作频率范围为7 GHz至30 GHz，通过缓冲放大器分别驱动每个通道的混频器。缓冲放大器也可以通过VGG_LOAMP_1和VGG_LOAMP_2引脚进行增益控制，这些引脚同样内部自偏置，通常应保持开路。

4.4 开关

每个通道都有一个宽带单刀双掷（SPDT）RF开关，可用于旁路混频器。SPDT需要在控制引脚（SW_CHx_CTRL_A和SW_CHx_CTRL_B，x = 1或2）施加负控制电压，根据控制引脚的逻辑电平，IF路径可以连接到混频器或RF_BYPASS_IN引脚。

4.5 LPF

开关后面的LPF带宽为8 GHz，能够拒绝混频器产生的谐波和其他杂散信号，以及在直接IF模式下RF_BYPASS_IN_1和RF_BYPASS_IN_2输入引脚上的感应杂散信号。

4.6 DSA

LPF后面的DSA提供31 dB的增益控制范围，步长为1 dB。DSA的衰减由DSAx_V0至DSAx_V4引脚的逻辑电平设置，所有引脚为高电平时设置最小衰减，所有引脚为低电平时设置最大衰减。DSA需要 -5 V的负电源，逻辑控制引脚为正（0 V和5 V）。

4.7 IF放大器

DSA后面跟随一个IF放大器，需要5 V电源电压，输出内部匹配到50 Ω。

五、应用信息

5.1 基本连接

ADMFM2000的基本连接包括电源、输入和输出引脚的连接。例如，5 V电源引脚（VDD_LNA_1、VDD_IF_1、VDD_LO_DRIVER_1等）需要通过10 pF和0.1 μF的电容去耦到地，并且去耦电容应尽可能靠近引脚。LNA输入引脚（RF_IN_1、RF_IN_2）应连接到典型输入功率为 -20 dBm的RF输入源，IF输出引脚（IF_OUT_1、IF_OUT_2）应连接到信号分析仪。

5.2 LNA - 混频器级联性能

ADMFM2000提供了灵活的应用配置，用户可以访问LNA输出、混频器输入和混频器旁路输入，以便在LNA和混频器之间进行可配置的滤波和/或衰减。不同的衰减水平会影响级联的整体性能，如增益、输入P1dB、输入IP2、输入IP3和噪声系数等。

5.3 布局建议

在PCB布局时，应将ADMFM2000底部的接地球焊接到低热阻和低电阻的连接上，并在ADMFM2000EVALZ的接地平面上使用多个接地过孔，以最大限度地提高设备封装的散热性能。去耦电容应尽可能靠近电源电压球。

5.4 通风孔注意事项

ADMFM2000封装顶部有一个通风孔，在ADMFM2000 - EVALZ回流过程中应保持通风孔开放，在电路板清洗时用Kapton胶带覆盖，清洗后移除胶带。在完全组装的PCB存储或运行时，通风孔必须保持开放，建议使用透气胶带保护设备免受湿气和水的影响。如果在封装顶部添加散热器，通风孔不能被堵塞，以确保空气流通。

5.5 电源管理建议

ADMFM2000有三个电压源，两个 +5 V电源和一个 -5 V电源，每个电源有不同的最大电流要求。为多个ADMFM2000设备供电时，可以使用12 V电源作为输入，通过LT8627SP（+5 V）设备和LTM8074（-5 V）设备进行电压转换。

六、总结

ADMFM2000以其高集成度、宽频率范围、精确的增益调整和良好的隔离性能等优点，成为相控阵雷达、卫星通信等领域的理想选择。电子工程师在设计相关系统时，可以充分利用其特性，简化电路设计，提高系统性能。同时，在实际应用中，需要注意布局、通风孔和电源管理等方面的问题，以确保设备的正常运行。你在使用类似下变频器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。