应用注释074号
硅分立器件
A 35 dB增益斜率的LNB I.F.放大器直接广播卫星
采用BGA430 & BGB540硅MMIC的电视应用程序
增益= 32 - 37分贝从950 - 2150兆赫（正增益斜率）
低功耗： 40毫安在5.0伏特
极低的噪声系数：小于3dB
低成本，低元件数
高反向隔离
输出压缩点： 1 dBm的最低
（可能是随着更高的直流偏置电平）
适用于欧洲，亚洲&北美DBS
LNB I.F.放大器链为950 - 1450 950 - 2150兆赫
1.概述
英飞凌
BGA430宽带高增益
低噪声放大器
和
BGB540活动
偏置晶体管
示于一
中间频率
（ “ I.F. ” ）
扩音器
应用针对性的I.F.链
欧洲，亚洲和北美的指示 -
广播卫星（ DBS ）低噪声
放大器/下变频器（ LNB的） 。
对关键性能参数汇总
完整的LNB I.F.放大器给出
表
1
向右。
的读者可参考
附录A
完整的电气21页
数据包括最大值，最小值，平均值，
而对于大量印制的标准偏差
测试电路板（PCB ） 。
附录B
on
第22页给出了性能信息
-40 + 85° C温度范围。
第2节
本应用笔记提供了一个
在BGA430和BGB540的简要说明
MMIC产品。
第3节
给出一些一般性的直
广播卫星系统的信息，并且是
包括以提供一般的背景。
第4节
提供了PC板的详细信息
使用，包括照片，物料清单（ BOM ）
和印刷电路板的剖面图。
第5节
介绍如何使用BGA430 MMIC作为待机动
独DBS I.F.放大器模块，并盖
设计独特的问题来BGA430 。
第6节
解决了这个问题：“ 1 ，为什么会想要一个
正增益斜度I.F.放大器“和
第7节
给出了完整的测量结果
增益倾斜的同时使用BGA430 &放大器
BGB540.
表1中。
完整
放大器。
典型表现为
BGA430+BGB540
LNB
I.F.
条件：温度= 25 ° C，V = 5.0伏特， N = 25个单位，
Z
S
=Z
L
= 50Ω ，网络分析仪电源功率= -40 dBm的
参数
输入回波损耗，分贝
增益分贝
反向隔离，分贝
输出回波损耗，分贝
噪声系数，分贝
输出P
1dB
， dBm的
输入IP
3
， dBm的
频率， MHz的
950
1450
2150
26.0
27.3
12.0
33.0
37.2
37.2
>50
>50
>50
13.7
13.4
13.1
2.4
2.4
2.6
+1.7
+4.9
+7.9
-20.8
-22.5
-18.9
请注意，参考平面为所有
所示的测量数据
表1
是在
印刷电路板的SMA射频连接器;例如没有PCB
损失从给出的数字提取。
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硅分立器件
2.说明BGA430和BGB540的
该
BGA430
是一个三阶段的， 50欧姆，在内部
匹配的，无条件稳定的MMIC制造
在英飞凌成熟的，一致的和成本
有效的25 GHz的过渡频率（f
T
） B6HF
双极型工艺。该BGA430只需要
三个外部元件 - 输入/输出DC
隔直电容，和一个单一的去耦
电容在电源引脚。根据
on
该
特别
LNB
性能
要求， BGA430可以用作一个
单机I.F.功放块，或与
该BGB540 。
该
BGB540
是无与伦比的，主动偏RF
在45 GHz的F生产的晶体管
T
B6Hfe
双极型工艺。 B6Hfe ，从B6HF衍生的，是一种
具有较高的可实现更先进的制程
收益和更低的噪声系数。 BGB540采用
内部电流镜的直流偏置。这
方法实现了在外部有所减少
由于消除了一些元件的数量
外部DC偏置电路元件，同时仍
保持固有的完全的灵活性
分立晶体管。该器件的偏置电流可能
可以通过一个外部电阻调整。
此外，该内部电流镜，作为
位于同一芯片作为射频晶体管上
细胞，具有RF优秀“热力追踪”
晶体管单元，提供了更稳定的直流
工作点的温度过高。该BGB540
保持成本优势的简单4-
销工业标准SOT343封装。
框图和封装图纸的
BGA430和BGB540中给出
图1 &
2,
分别。请注意，对于BGB540 ，所述
电流镜晶体管单元的发射极面积
和RF晶体管单元是在1:10的比例。
来设置直流偏置电流为BGB540一
注入一电流到针4 ，并且电流
由RF晶体管单元绘制的是10倍
电流注入到销4 ，凭借
电流镜像原理。最简单的直流偏置
配置为BGB540涉及使用仅
电源和之间的单电阻
4脚 - 没有RF扼流圈或去耦电容
在引脚4.需要此偏置电阻的值
- 被称作“R
BIAS
“ - 需要对于给定的
器件电流可以从曲线来确定
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在BGB540数据表中给出。对于较低
工作电流， R的值
BIAS
变
大，并由此计算的r-
BIAS
串联在
电源电压表现为一个接近理想的
恒定电流源。
否则，该
BGB540被视为一个标准的射频晶体管，
与正常程序阻抗
匹配，稳定性分析等使用。
图1. BGA430框图和
封装（ SOT363 ） 。
4
GND2
3
RFOUT
5
GND1
2
GND1
6
RFIN
BIAS
1
VCC
BGA430 （ B6HF ）V
最大
= 6.5 V，I
最大
= 35毫安
图2. BGB540框图和
封装（ SOT343 ） 。
BIAS
引脚4
BFP540
C
3脚
1/10 BFP540
BASE
销1
BGB 540 B6HFe
V
CE MAX
= 4.5 V
I
C（最大值）
= 80毫安
辐射源
销2
3.一般DBS系统信息
一个直接广播的通用框图
卫星低噪声放大器/
下变频器（LNB）中给出
科幻gure 3
on
制作了直播3页的LNB
卫星消费电子市场的
成本非常敏感的，和成本问题
通常在高频头的主要考虑
设计过程。
在12 GHz频率范围内的广播信号
从对轨道卫星发射
地球表面。有两个正交的部分
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硅分立器件
复合信号的 - 垂直极化
分量和水平极化
组件。两个极化使更多
有效地利用可用的带宽和
力。 （ “垂直”和之间的隔离
“水平”无线电信号允许更大
信道的数目来并行
可用的带宽比内广播
否则可以预料的。 ）卫星的
接收基于地球的发送信号
天线一样，第1页上的照片中。
该信号被聚焦的抛物面“菜”
天线到波导集成到
LNB 。
所接收到的信号传播很短的
距离下波导，直到达到
波导到微带
过渡
那
将该信号传送到LNB电路板
装配。
在LNB必须能够接收通道上
两个垂直和水平极化
信号 - 而做到这一点的一种方法是有
本质上是两个不同的接收器前端的
所示
科幻gure 3
下文。
各种方法和交换计划是
在不同的LNB设计，使就业
最终用户（S ）通道骑着之间进行选择
无论是水平或垂直极化
信号。每种方法都有其自身独特的成本
和性能的折衷。优化LNB
架构
to
实现
性能
同时，不断降低成本的要求
作为新的，更高的性能和较低的成本
半导体器件可用一个
具有挑战性的任务。
更复杂的开关
要求加入，如果一个人希望有一个
“双输出高频头” - 例如，一个LNB ，可以驱动
两个不同的机顶盒和电视机
同时，允许每个电视显示
不同的信道。 （ “四路输出”的LNB也
可用） 。对于一个可能的切换方案
“单输出LNB ”表示在
网络连接gure 3 。
记
，垂直/水平切换完成时
在I.F.功放块。该
BGA430
和
BGB540
示的阴影I.F.扩音器
部分。
图3.通用框图， "Single Output"直接
直播卫星电视下变频器模块（DBS LNB ）
级联增益：约55 - 60分贝;级联噪声系数：约1分贝
近似的增益，分贝= >
近似的噪声系数，分贝= >
10
0.5
12
0.7
-1.5
1.5
-10 + 8
7至12个
-4
4
30至45
3至7个
LNB
美国，日本，韩国，
拉美
11.45 - 12.75 GHz的
（取决于区域）
横
极化
BPF
混频器
（无源或有源）
（阴影部分组件）
LNA
LNA
I.F.扩音器
（垂直/贺）
本地振荡器
（ DRO ）
欧洲
10.7 - 12.75 GHz的
（二L.O.的要求
全覆盖）
美国，日本，韩国，
拉美：
在10.5 - 11.25 GHz范围内
欧洲：
10.6 GHz或
9.75 + 10.6 GHz的
（双DRO ）
开关
BPF
IF放大器
IF放大器
BGA430 + BGB540
垂直
极化
LNA
LNA
BPF
混频器
（无源或有源）
中频（ "I.F." ）
950 - 1450兆赫（北美）
950 - 2150兆赫（欧洲，亚洲）
音频+视频
以电视机
"Set热门Box"
（通道选择，
解调器等）的
75欧姆同轴电缆
以机顶盒
（ 75欧姆系统）
RG - 6 ， RG - 6 / U
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后波导到微带的过渡，所述
信号输入印刷电路板组装。信号
在两个或两个以上的低噪声放大器进行放大
（LNA）级，然后点击一个带通滤波器。
这些LNA提供足够的增益，以刺激
所接收的信号的电平，使得整体
接收机的噪声系数是由低噪声放大器为主
阻止自己。该LNA阶段必须有足够的
增益和足够低的噪声系数来
最小化噪声基底为整个接收
链。获得足够的增益和足够低
噪声系数为12千兆赫的成本很高，而且什么都
可以合理地做放松
在LNA部分需求将减少
成本。
随后是一个带通滤波器的低噪声放大器
（BPF ），它提供了一段甩出来 -
带外信号和噪声，以及图像
排斥反应。经放大和滤波后的信号再
进入混频级。
简单，廉价的调音台可能的类型
可以使用在一个LNB通常会转换成
两
该
所需的输入信号（在此情况下12千兆赫）和一个
不想要的“形象”的频率（ 10 GHz）的到
中频（ 1 GHz的这个例子） 。
在混频级前面的带通滤波器
可以任何衰减无用信号或噪声
目前，在之前的10 GHz的频率形象
击中混频级，防止了不希望的
被下变频上的顶部图像
需要的话，下变换12 GHz的输入信号。
目前，大多数LNB制造商使用的一个
混频器的三种主要类型：
1.采用砷化镓场效应管作为一个简单的有源混频器
2.砷化镓场效应管，无直流偏置下（“ FET
电阻式混频器“ ）
3.肖特基二极管混频器的基础
用于混频器的一些参考文献中给出了[1]和
[2]在此应用的注释的末尾。
在FET有源混频器通常具有
“转换增益”，而FET电阻混频器
或肖特基二极管混频器具有“转换损失” 。
转换增益或损失的仅仅是比
将下变频后的输出振幅I.F.
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信号与RF输入信号。一个可怜的噪声系数
在混频器级，以及高转化率
亏损，地方上的额外需求（和成本）
两个LNA的块前面，以及I.F.
放大器如下。
将下变频后I.F.信号经过
进一步的带通滤波，然后被放大
在I.F.功放块。该I.F.放大器
本申请的重点注意的，并且是
讨论关于主点
BGA430和BGB540硅MMIC的。该I.F.
放大器放大信号到一个合理
输入电平为机顶盒。值得注意的是
在这方面的系统阻抗为75
欧姆，而不是50欧姆，并且所述同轴电缆
通常用于（ RG - 6 ， RG - 6 / U或RG-有时
59 ）是非常低的成本，并且具有相对高的
衰减的每单位长度的中间
频率。此外，该衰减
电缆随频率的增加 -
是同轴电缆损失2150兆赫高于
电缆损耗在950兆赫。
就在这里的原因
用于设计I.F.放大器的增益
斜率随着增加
频率 - 在这种积极的增益斜率
I.F.放大器将帮助弥补了
所述同轴电缆的负增益斜率和
其它RF前端模块。
在印刷电路板4.信息
PC板在此应用笔记中使用了
内模拟和从生成的
Eagleware GENESYS
[3]的软件包。
经过模拟，要求PCB CAD文件
制造，包括格柏274X和钻孔文件，
内输出GENESYS创建。
照片PC板在提供
科幻居雷什
4，5和6 。
的截面图，给出
in
图7 。
示意图和法案
材料（ BOM）的完整BGA430 +
BGB540 I.F.放大器中给出
图8
和图9，
分别。 PC板材料
采用的是标准的FR4 。注意，每一个单片
可以单独进行测试;电容C3 （见
示意）可以被定位为“引导”，即RF
从BGA430输出到SMA连接器
在PCB的底部，或者，C 3 ，可以使用
于轨道从这个相同的RF连接器连接到连接
该BGB540的输入端。当测试
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独BGB540阶段，零欧姆“跳线”
需要代替R 2的情况下使用。总的PCB
消耗为整个BGA430面积+
BGB540 I.F.放大器约为0.585 X
0.180英寸/ 14.9 ×4.6毫米，或约70
mm
2
.
总的元件数量，包括
这两个硅MMIC产品，是16。注意， PCB面积
和元件数量可显着降低
如果最终用户能够满足他或她是否
放大器要求使用BGA430为
一个独立的部件。下一节介绍
在BGA430作为一个独立的I.F.放大器。
图4.顶视图I.F.的安培PC板。
图6.近距离射击的PCB 。 BGA430上
左， BGB540右键。
图7 。
I.F.的断面图
放大器的印刷电路板。
PCB横断面
该间隔危急！
0.010英寸/ 0.254毫米
0.031英寸/ 0.787毫米？
顶层
内部地平面
层PCB的机械刚性，
厚度这里就不
重要，只要PCB总厚度不超过
0.045英寸/ 1.14毫米（规范的PCB厚度：
0.040 + 0.005 / - 0.005英寸;
1.016 + 0.127 mm / - 0.127 mm )
底层
图5. I.F.的底部视图安培PC板
5.使用BGA430作为单机I.F.
放大器模块
只要BGA430增益幅度，增益
曲线和输出功率是足够的
用户的LNB系统要求， BGA430可能
作为一个非常低的部分计数的，低成本的
单机LNB I.F.放大器在950 -
2150 MHz范围内。
请注意，只有3个外部
元件通常需要用BGA430 ：
1 ）输入隔直电容2 ）输出
隔直电容3 ）射频旁路/ RF
去耦电容在V
CC
引脚（引脚1 ） 。
表2
第8页总结了BGA430的
典型的表现和
图11 - 15
给
输入/输出的网络分析仪的屏幕截图
匹配，增益和
（下转第7页）
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