在 15 至 33 GHz 应用中使用 VMMK－3313

本应用笔记讨论了 VMMK-3313 及其晶圆级封装检测器在 15 至 33 GHz 应用中的使用。VMMK-3313 是一款带有集成温度补偿检测器的宽带定向耦合器，设计用于在 15 至 33 GHz 的各种频段下工作，典型插入损耗为 0.5 dB。该检测器提供与射频功率输入成比例的直流输出，从而提供测量放大器功率输出的方法。

简介

VMMK-3313 是一款带有集成温度补偿检测器的宽带定向耦合器，专为 15 至 33 GHz 应用而设计。该检测器提供与射频功率输入成比例的直流输出，从而提供测量放大器功率输出的方法。

VMMK-3313 是一款三端器件，其“直通”50 Ω 传输线直接连接在射频输入和射频输出端口之间。直流偏置被馈送到射频输入端口，并且整流后的直流可在射频输出端口获得。

使用 VMMK-3313

由于只有三个端子可用，直流偏置和检测到的电压分别在内部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。图 1 显示了一个简单的电路。

偏置 VMMK-3313 检测器模块

偏置去耦网络与用于偏置分立晶体管的网络非常相似。两个网络都提供了到设备的低损耗交流耦合射频路径、在输入上对设备进行直流偏置的方法以及在设备输出上提取检测到的电压的方法。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后面的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，这些频带本质上是窄频带。添加一些以 R1 和 R2 形式串联的电阻可以增强带宽。

检测器的内部负载电阻约为 20 kΩ。如果需要，电阻器 R3 可以用作检测器的外部负载电阻器。尽管 C4 提供额外的去耦，但 C4 处的任何并联电容都会降低检测器的视频带宽，因此可能并不理想。检测器本身的 -3 dB 视频带宽约为 30 MHz。输出端设备外部的任何额外旁路都会降低带宽。本应用笔记的后续部分将提供更多详细信息。

RF 输入端口的建议偏置电压为 1.5 V。在此标称偏置下，偏置电流通常为 0.16 mA。在没有 RF 输入功率的情况下，检测到的输出端口处会出现标称 60 mV Voffset 电压。VMMK-3313 的直流输出与射频输入的关系图如图 2 所示。

PCB图案

偏置网络的实现通常是在微带线中完成的。推荐的印刷电路板通孔图案如图 3 所示。这是一种非阻焊层定义的封装 (NSMD)。与器件接壤的阻焊层的轮廓由绿色指示的区域显示。推荐的封装不需要在器件下方有任何电镀通孔。建模和测试表明，当安装在 0.010” 厚的 RO4350 印刷电路板材料上时，将过孔放置在器件两侧（0.003 英寸以内）附近（如图 3 所示）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

使用演示板演示性能需要将 VMMK-3313 安装在带连接器的 50 Ω 微带线上。厚度为 10 mil 的 Rogers 4350 印刷电路板材料用作进出 VMMK-3313 的低损耗基板。50 Ω 线宽为 0.020”。印刷电路板堆叠是多层堆叠，可在测试期间提供刚性。总厚度为0.060”。Southwest Microwave 2.4 mm 连接器 (PN 1492-03A-5) 用于提供到微带线的平滑过渡。演示板上包含偏置去耦网络，用于在输入端口注入电压，并作为测量输出端口检测到的电压的方法。

当任何低损耗元件嵌入电路板时，在很宽的频率范围内测量其损耗是很困难的。四分之一波偏置去耦线和开路梯形短截线提供了一种低损耗的偏置去耦方式；然而，它们本质上是窄带的。

为了证明 VMMK-3313 本身的损耗，需要去嵌入所有印刷电路板损耗，包括 50 Ω 微带线、偏置去耦线和连接器。如图 4 所示，开发了一组演示板来帮助测量 VMMK-3313 的损耗。

 
VMMK-3313 演示板

顶部演示板包括 VMMK-3313 器件、偏置去耦网络和连接器。中间板包括除 VMMK-3313 设备之外的所有这些相同组件。这两块板的损耗差异应该是VMMK-3313的损耗。第三块板包含简单的 50 Ω 传输线和连接器，可用作测量介电损耗的参考。