MAX2653 LNA具有增益步进控制，可重新调谐用于GPS应用
本篇应用笔记介绍了一种用于max2653 sige lna的射频匹配网络，可调谐到gps频段(中心频率1575mhz)。本篇笔记提供高增益和低增益以及2.7v和3.0v时lna的性能指标(供电电流、增益、nf、iip3，反向隔离以及输入输出回波损耗)。在vcc = 2.7v和5.6ma供电电流时，lna具有19.2db增益，1.6db噪声系数以及-5.2db iip3。
max2653 sige低噪声放大器(lna)在美国pcs (1930mhz到1990mhz)和欧洲dcs (1805mhz到1880mhz)接收频段上对最低噪声性能进行了内部优化。这款lna具有20db增益控制步进，外部可调整增益和线性(通过单个电阻)，可使用2.7v到3.3v电源工作，关断电流0.25µa。maxim并不提供用于gps频段且包含了增益步进的单独lna，但是重新调谐max2653到gps频段可提供优异的解决方案。可选的匹配值(表1)使得lna增益提高了0.5db, 噪声系数改善0.1db，iip3改善2db，所有的指标性能都是在相同的供电电流下测得。
针对不需要增益步进的应用，maxim提供了max2654和max2655 sige gps lna。这些lna提供偏置电流控制(通过外部电阻)可用于设置增益和线性值，在关断模式下电流0.1µa，内部集成了50ω输出匹配。
图1. 使用新的匹配元件(c2, l1, l3, c4)的max2653评估板，pcb不需要重新印刷。
图2. max2653评估板原理图，使用新的匹配元件，用于1575mhz gps频段
designation value description
c2 1.3pf shunt-c (to gnd) matching component for lna input0402 ceramic capacitor murata gj61555c1h1r3cb01b
l1 3.9nh series-l matching component for lna input0603 printed inductor toko ll1608-fs series
l3 3.3nh shunt-l (to vcc) matching component for lna output0603 printed inductor toko ll1608-fs series
c4 0.75pf series-c matching component for lna output0402 ceramic capacitor murata gj61555c1hr75cb01b
在替换评估板上的匹配元件后，在室温下重新测试关键的性能指标-表2提供了重新调谐max2653后的测试结果。这些值是以评估板sma连接器为参考测量得到的，为获得输出匹配电路网络输出处测量值，假设每个输出和输入各0.2db损耗，在这种情况下，电路噪声系数约为1.57db，增益约为19.2db等。表3提供了各个频率上的增益值和噪声系数。
parameter symbol conditions test result unit
supply current icc high gain mode vcc = 2.7v 5.61 ma
vcc = 3.0v 5.62
low gain mode vcc = 2.7v 2.23
vcc = 3.0v 2.24
gain g high gain mode vcc = 2.7v 19.0 ma
vcc = 3.0v 19.0
low gain mode vcc = 2.7v -2.3
vcc = 3.0v -2.2
nf nf high gain mode vcc = 2.7v 1.77 db
vcc = 3.0v 1.79
low gain mode vcc = 2.7v 6.36
vcc = 3.0v 6.37
input 3rd-order intercept iip3 high gain mode vcc = 2.7v -5.2 dbm
vcc = 3.0v -4.9
low gain mode vcc = 2.7v +0.2
vcc = 3.0v +0.2
reverse isolation |s12| high gain mode vcc = 2.7v -33.8 db
vcc = 3.0v -33.6
low gain mode vcc = 2.7v -22.2
vcc = 3.0v -22.3
input return loss |s11| high gain mode vcc = 2.7v -7.7 db
vcc = 3.0v -7.7
low gain mode vcc = 2.7v -10.9
vcc=3.0v -11.0
output return loss |s22| high gain mode vcc = 2.7v -12.6 db
vcc=3.0v -12.5
low gain mode vcc = 2.7v -8.1
vcc = 3.0v -8.2
frequency high-gain low-gain
vcc = 2.7v vcc = 3.0v vcc = 2.7v vcc = 3.0v
gain (db) nf (db) gain (db) nf (db) gain (db) nf (db) gain (db) nf (db)
1400 15.4 1.71 15.3 1.69 -5.4 6.36 -5.5 6.32
1450 18.4 1.74 18.4 1.74 -2.9 7.18 -2.9 7.40
1500 18.6 1.75 18.5 1.77 -2.6 6.45 -2.6 6.59
1550 18.6 1.78 18.6 1.75 -2.9 5.70 -2.7 5.51
1575 19.0 1.77 19.0 1.79 -2.3 6.36 -2.2 6.37
1650 18.7 1.86 18.7 1.82 -2.2 6.67 -2.3 6.66
1700 17.3 1.84 17.4 1.87 -3.5 5.64 -3.5 5.56
1750 16.3 1.88 16.3 1.92 -4.3 6.26 -4.1 6.21
图3. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输入回波损耗(s11)
图4. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的前向增益(s21)
图5. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的反向隔离(s12)
图6. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输出回波损耗(s22)
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针对不需要增益步进的应用，maxim提供了max2654和max2655 sige gps lna。这些lna提供偏置电流控制(通过外部电阻)可用于设置增益和线性值，在关断模式下电流0.1µa，内部集成了50ω输出匹配。
图1. 使用新的匹配元件(c2, l1, l3, c4)的max2653评估板，pcb不需要重新印刷。
图2. max2653评估板原理图，使用新的匹配元件，用于1575mhz gps频段
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c2 1.3pf shunt-c (to gnd) matching component for lna input0402 ceramic capacitor murata gj61555c1h1r3cb01b
l1 3.9nh series-l matching component for lna input0603 printed inductor toko ll1608-fs series
l3 3.3nh shunt-l (to vcc) matching component for lna output0603 printed inductor toko ll1608-fs series
c4 0.75pf series-c matching component for lna output0402 ceramic capacitor murata gj61555c1hr75cb01b
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parameter symbol conditions test result unit
supply current icc high gain mode vcc = 2.7v 5.61 ma
vcc = 3.0v 5.62
low gain mode vcc = 2.7v 2.23
vcc = 3.0v 2.24
gain g high gain mode vcc = 2.7v 19.0 ma
vcc = 3.0v 19.0
low gain mode vcc = 2.7v -2.3
vcc = 3.0v -2.2
nf nf high gain mode vcc = 2.7v 1.77 db
vcc = 3.0v 1.79
low gain mode vcc = 2.7v 6.36
vcc = 3.0v 6.37
input 3rd-order intercept iip3 high gain mode vcc = 2.7v -5.2 dbm
vcc = 3.0v -4.9
low gain mode vcc = 2.7v +0.2
vcc = 3.0v +0.2
reverse isolation |s12| high gain mode vcc = 2.7v -33.8 db
vcc = 3.0v -33.6
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vcc = 3.0v -22.3
input return loss |s11| high gain mode vcc = 2.7v -7.7 db
vcc = 3.0v -7.7
low gain mode vcc = 2.7v -10.9
vcc=3.0v -11.0
output return loss |s22| high gain mode vcc = 2.7v -12.6 db
vcc=3.0v -12.5
low gain mode vcc = 2.7v -8.1
vcc = 3.0v -8.2
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vcc = 2.7v vcc = 3.0v vcc = 2.7v vcc = 3.0v
gain (db) nf (db) gain (db) nf (db) gain (db) nf (db) gain (db) nf (db)
1400 15.4 1.71 15.3 1.69 -5.4 6.36 -5.5 6.32
1450 18.4 1.74 18.4 1.74 -2.9 7.18 -2.9 7.40
1500 18.6 1.75 18.5 1.77 -2.6 6.45 -2.6 6.59
1550 18.6 1.78 18.6 1.75 -2.9 5.70 -2.7 5.51
1575 19.0 1.77 19.0 1.79 -2.3 6.36 -2.2 6.37
1650 18.7 1.86 18.7 1.82 -2.2 6.67 -2.3 6.66
1700 17.3 1.84 17.4 1.87 -3.5 5.64 -3.5 5.56
1750 16.3 1.88 16.3 1.92 -4.3 6.26 -4.1 6.21
图3. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输入回波损耗(s11)
图4. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的前向增益(s21)
图5. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的反向隔离(s12)
图6. max2653 gps性能。高增益(当前活动曲线)和低增益下(已存储的曲线)的输出回波损耗(s22)
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