淺談VMMK-3313及15至33 GHz應(yīng)用中的晶圓級(jí)封裝檢測(cè)器使用

本應(yīng)用筆記討論了VMMK-3313及其在15至33 GHz應(yīng)用中的晶圓級(jí)封裝檢測(cè)器的使用。VMMK-3313是一種寬帶定向耦合器，具有集成的溫度補(bǔ)償檢測(cè)器，設(shè)計(jì)用于在15至33 GHz的各個(gè)頻帶中工作，典型插入損耗為0.5 dB。檢測(cè)器提供與RF功率輸入成比例的DC輸出，從而提供測(cè)量放大器功率輸出的手段。

簡(jiǎn)介

VMMK-3313是一款寬帶定向耦合器，具有集成的溫度補(bǔ)償檢測(cè)器，專為15至33 GHz應(yīng)用而設(shè)計(jì)。檢測(cè)器提供與RF功率輸入成比例的DC輸出，從而提供一種測(cè)量放大器功率輸出的方法。

VMMK-3313是三端設(shè)備，“直通” 50Ω?jìng)鬏斁€直接連接在RF輸入和RF輸出端口之間。直流偏置被饋送到射頻輸入端口，整流后的直流在射頻輸出端口可用。

使用VMMK-3313

只有三個(gè)端子可用，直流偏置和檢測(cè)到的電壓在內(nèi)部分別直流耦合到輸入和輸出端子。VMMK-3313成功運(yùn)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)。一個(gè)簡(jiǎn)單的電路如圖1所示。

偏置VMMK-3313檢測(cè)器模塊

偏置去耦網(wǎng)絡(luò)與用來(lái)偏置分立晶體管的網(wǎng)絡(luò)非常相似。這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都提供了到設(shè)備的低損耗交流耦合RF路徑，以及在輸入上對(duì)設(shè)備進(jìn)行DC偏置的手段，以及在設(shè)備的輸出上提取檢測(cè)到的電壓的手段。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，它們本質(zhì)上是窄帶。以R1和R2的形式串聯(lián)一些電阻可以提高帶寬。

檢測(cè)器的內(nèi)部負(fù)載電阻約為20kΩ。如果需要，可以將電阻器R3用作檢測(cè)器的外部負(fù)載電阻器。盡管C4提供了額外的去耦，但C4處的任何并聯(lián)電容都會(huì)減小檢測(cè)器的視頻帶寬，因此可能不是所希望的。檢測(cè)器本身的-3 dB視頻帶寬約為30 MHz。輸出端子上設(shè)備外部的任何其他旁路都會(huì)降低帶寬。更詳細(xì)的信息將在本應(yīng)用筆記的后面部分中介紹。

RF輸入端口的建議偏置電壓為1.5V。在該標(biāo)稱偏置下，偏置電流通常為0.16 mA。如果沒(méi)有RF輸入功率，則在檢測(cè)到的輸出端口上會(huì)出現(xiàn)60 mV的標(biāo)稱電壓偏移電壓。VMMK-3313的DC輸出與RF輸入的關(guān)系圖如圖2所示。

VMMK-3313的輸出DC電壓與RF輸入功率的關(guān)系

PCB圖案

偏置網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)通常在微帶中完成。推薦的印刷電路板通孔圖案如圖3所示。這是非焊料掩膜定義的占位面積（NSMD）。與設(shè)備接壤的阻焊層的輪廓由綠色指示的區(qū)域顯示。建議的占用空間不需要在設(shè)備下方鍍?nèi)魏瓮住＝：蜏y(cè)試表明，如圖3所示，在器件的兩側(cè)（0.003英寸以內(nèi)）并在器件的任一側(cè)放置通孔，當(dāng)將它們安裝在0.010英寸厚的RO4350印刷電路板材料上時(shí)，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

演示性能要
在演示板上演示性能，需要將VMMK-3313安裝在帶有連接器的50Ω微帶線上。具有10密耳厚度的Rogers 4350印刷電路板材料用作低損耗基材，可用于進(jìn)出VMMK-3313。50Ω的線寬為0.020英寸。印刷電路板疊層是多層疊層，可在測(cè)試過(guò)程中提供剛性。總厚度為0.060英寸。西南微波2.4毫米連接器（PN 1492-03A-5）用于平滑過(guò)渡到微帶線。演示板上已包括偏置去耦網(wǎng)絡(luò)，以在輸入端口注入電壓，并作為一種在輸出端口測(cè)量檢測(cè)到的電壓的手段。

當(dāng)將低損耗元件嵌入電路板中時(shí)，很難測(cè)量它在很寬的頻率范圍內(nèi)的損耗。四分之一波偏置去耦線和梯形斷路開(kāi)路提供了一種提供偏置去耦的低損耗方法。但是，它們本質(zhì)上是窄帶。

為了演示VMMK-3313本身的損耗，需要將所有印刷電路板的損耗去嵌入，包括50Ω微帶線，偏置去耦線和連接器。如圖4所示，開(kāi)發(fā)了一組演示板，以幫助測(cè)量VMMK-3313的損耗。

VMMK-3313演示板

頂部的演示板包括VMMK-3313器件，偏置去耦網(wǎng)絡(luò)和連接器。中間板包括所有這些相同的組件，但VMMK-3313器件除外。這兩塊板之間的損耗之差應(yīng)該是VMMK-3313的損耗。第三塊板包含一條簡(jiǎn)單的50傳輸線和連接器，可用作測(cè)量介電損耗的參考。

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