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ATR5179 高隔离度射频开关:25dB隔离度下的通道串扰抑制-聚能芯半导体

07/08 11:34
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无线通信系统中,收发通道的切换是一个基本而关键的环节。无论是TDD系统中的收发时分复用,还是多天线系统中的信号路由,射频开关的性能都直接影响着整机的插入损耗、隔离度和线性度。ATR5179是一款采用pHEMT GaAs工艺制作的单刀双掷(SPDT)开关单芯片,工作频率覆盖20MHz至4GHz。该芯片采用单电源供电控制,具有超低的直流功耗,在开启状态下表现出极低的插入损耗

宽频带覆盖:从20MHz到4GHz

ATR5179的推荐工作频率范围为20MHz至4GHz,覆盖了从HF/VHF频段到微波频段的广阔频谱。这一带宽使其能够适配多种无线通信系统,包括工业无线电智能家居、蜂窝通信、WLAN蓝牙以及无线抄表等应用。设计人员无需针对不同频段分别选型不同的开关器件,一颗芯片即可覆盖从低频到高频的多种射频切换需求

低插入损耗与高隔离度

插入损耗是射频开关最重要的指标之一,直接决定了信号通过开关后的功率损失。ATR5179在0.02GHz至1.0GHz频段内,插入损耗典型值为0.3dB,最大不超过0.4dB;在1.0GHz至2.0GHz频段内典型值为0.3dB;在2.0GHz至3.0GHz频段内典型值为0.4dB;在3.0GHz至4.0GHz频段内典型值为0.5dB。在0.9GHz频点下,插入损耗低至0.3dB。这一损耗水平对信号传输的影响极小,尤其适合对链路预算敏感的接收通道设计

隔离度方面,ATR5179在0.02GHz至2.0GHz频段内典型值为22dB至25dB;在2.0GHz至3.0GHz频段内典型值为20dB至23dB。高隔离度确保了未选通端口与选通端口之间的信号泄漏被有效抑制,减少了通道间的串扰。

高线性度与功率处理能力

线性度是衡量开关在大信号条件下保持信号完整性的能力。ATR5179在控制电压3V条件下,输入1dB压缩点(IP1dB)达到+30dBm。在500MHz至4GHz频段内,IP1dB可高达+34dBm。输入三阶交调点(IIP3)典型值为+43dBm,部分条件下可达+50dBm。高IP1dB和IIP3意味着器件在强信号或存在多个邻近干扰信号时,仍能保持良好的线性度,产生的互调产物极低,这对于存在多信号同时输入的基站和通信设备尤为重要

输入回损在各频段内典型值为13dB至15dB,最大可达20dB。良好的端口匹配便于与前后级50Ω系统直接级联,无需复杂的额外匹配网络。

超低直流功耗与简单控制逻辑

ATR5179采用单电源供电控制,具有极低的直流功耗。芯片含有两个控制端口(V1和V2)和三个射频端口(J1、J2、J3)。两个直流控制端口的电压互为反相:当V1为高电平(2V至5V)、V2为低电平(0V至0.2V)时,J1-J2通路导通,J1-J3呈隔离状态;反之,当V1为低电平、V2为高电平时,J1-J3通路导通。控制逻辑简单明了,可直接与常见逻辑电平接口兼容

控制电压高电平范围为2V至5V,低电平范围为0V至0.2V。开关切换时间方面,上升/下降时间典型值为10ns,开启/关闭时间典型值为100ns。快速的开关切换能力使其能够满足TDD系统对收发切换速度的要求。

设计便利性与小型化封装

ATR5179采用6-pin小型封装,芯片尺寸紧凑,适合对PCB面积有严格要求的便携和模块化设计。三个射频端口(J1、J2、J3)在使用时需外接隔直电容。设计建议方面,当工作频率高于500MHz时,隔直电容可使用100pF;当工作频率低于50MHz时,需使用10nF的电容。外围器件数量极少,整体BOM成本低且布局灵活

ATR5179采用pHEMT GaAs工艺,具备成熟的制造工艺和良好的批次一致性。芯片支持标准表面贴装工艺,符合MSL 3级防潮等级,便于批量生产。工作温度范围为-40℃至+85℃,覆盖了绝大多数工业和消费类应用场景。

典型应用场景

凭借20MHz至4GHz的宽频带覆盖、低至0.3dB的插入损耗、高达+30dBm的IP1dB和+43dBm的IIP3,以及超低直流功耗,ATR5179适用于以下典型场景

常规中等功率开关应用:射频信号路由与通道选择。

工业无线电:工业无线监控、数据采集系统的收发切换。

智能家居:ZigBee、蓝牙、Wi-Fi等2.4GHz频段无线设备的射频前端切换

无线抄表:国内外各频段无线抄表模块的收发通道切换

具有收发系统并需要切换的应用:TDD通信系统、射频测试设备等

ATR5179以宽频带覆盖、优异的插入损耗与线性度性能、超低功耗以及极简的外围电路,为20MHz至4GHz频段的射频切换应用提供了一个高性价比的解决方案,尤其适合对功耗、尺寸和性能有综合要求的无线系统设计。

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