CMPA5585025F 25 W、5.5 - 8.5 GHz GaN MMIC功率放大器

CMPA5585025F
25 W、5.5 - 8.5 GHz GaN MMIC功率放大器
Cree的CMPA5585025F是一款基于单片微波集成电路(MMIC)的氮化镓
(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)。与硅或砷化镓相比,GaN具有更
加优良的性能,比如说,更高的击穿电压、更高的饱和电子漂移速度以及更
高的导热性。与Si和GaAs晶体管相比,GaN HEMT还可以提供更大的功
率密度和更宽的频带。该MMIC采用10引线金属/陶瓷法兰封装,用以获得
最佳的电气性能和热性能。
部件号:CMPA
5585025F
封装类型:44
0208
在5.8-8.4 GHz频率(TC = 25˚C)下的典型性能
参数
5.8 GHz
6.4 GHz
7.2 GHz
7.9 GHz
8.4 GHz
单位
29.5
24.0
24.0
24.0
22.0
dB
15
23
20
19
19
W
22.5
20.0
18.5
17.5
20.0
dB
30
35
30
25
30
%
小信号增益
输出功率1
1
功率增益
功率附加效率1
注1:以上数据是在-30 dBc、载体频率 = 1.6 MHz、1.6 Msps OQPSK调制(PN23、滤波器Alpha = 0.2)的条件下,在CMPA5585025F-TB
中测得。
应用
• 小信号增益:25 dB
• 点对点无线电
• PSAT典型值:35 W
• 通信
• 最大工作电压:28 V
• 卫星通信上行链路
• 高击穿电压
• 高工作温度
• 尺寸:1.00 x 0.385英寸
修订版本1.6—
—2012年7月
特点
若有更改,恕不另行通知。
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1
绝对最大额定值(非同时出现)
参数
符号
额定值
单位
条件
漏源电压
VDSS
84
VDC
25˚C
栅源电压
VGS
-10、+2
VDC
25˚C
耗散功率
PDISS
55
W
储存温度
TSTG
-65、+150
˚C
工作结温
最大正向栅极电流
焊接温度
1
TJ
225
˚C
IGMAX
10
mA
TS
245
˚C
in-oz
25˚C
τ
40
热阻,结点到表面
RθJC
1.55
˚C/W
OQPSK,85˚C,PDISS = 55 W
热阻,结点到表面
CW,85˚C,PDISS = 77 W
螺杆扭矩
RθJC
1.80
˚C/W
表面工作温度
TC
-40、+140
˚C
PDISS = 55 W
表面工作温度
TC
-40、+85
˚C
PDISS = 77 W
注意:
1
请参考焊接应用说明,网址为:www.cree.com/products/wireless_appnotes.asp
电气特性(除非另行说明,否则频率 = 5.5 - 8.5 GHz;TC = 25˚C)
规格参数表
符号
最小值
典型值
最大值
单位
条件
栅极阈值电压
VGS(TH)
-3.8
-3.0
-2.3
V
栅极静态电压
VGS(Q)
–
-2.7
–
VDC
IDS
10.6
12.8
–
A
VDS = 6.0 V,VGS = 2.0 V
VBD
84
100
–
V
VGS = -8 V,ID = 13.2 mA
小信号增益
S21
18.25
24
–
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
PIN = -20 dBm
输入回波损耗
S11
–
10
–
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA
输出回波损耗
S22
–
6
–
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA
输出失配应力
VSWR
–
–
5:1
Y
所有相角均无损坏,VDD = 28
V,IDQ = 285 mA,
POUT = 25W OQPSK
DC特性1
饱和漏极电流
2
漏源击穿电压
VDS = 10 V,ID = 13.2 mA
VDS = 28 V,ID = 285 A
射频特性3
注:
1
封装之前直接在晶片上测得。
2
根据PCM数据按比例缩放而得。
3
在CMPA5585025F-TB中测得。
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2
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电气特性(续...)(TC = 25˚C)
规格参数表
符号
最小值
典型值
最大值
单位
条件
功率附加效率
PAE1
20.0
24.5
–
%
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 5.8 GHz
功率附加效率
PAE2
17.0
21.0
–
%
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 7.2 GHz
功率附加效率
PAE3
16.0
19.0
–
%
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 7.9 GHz
功率附加效率
PAE4
17.5
21.5
–
%
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 8.4 GHz
功率增益
GP1
19.5
23.0
–
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 5.8 GHz
功率增益
GP2
17.1
19.0
–
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 7.2 GHz
功率增益
GP3
17.3
19.5
–
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 7.9 GHz
功率增益
GP4
18.5
21.5
–
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 8.4 GHz
线性OQPSK
ACLR1
–
-34.5
–28.5
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 5.8 GHz
线性OQPSK
ACLR2
–
-37.5
–30.0
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 7.2 GHz
线性OQPSK
ACLR3
–
-31.0
–26.0
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 7.9 GHz
线性OQPSK
ACLR4
–
-38.5
–32.5
dB
VDD = 28 V,IDQ = 285 mA,
频率 = 8.4 GHz
射频特性1、2、3、4
注:
3
在CMPA5585025F-TB中测得。
2
在1.6 Msps OQPSK调制信号(PN23,滤波器Alpha = 0.2)的条件下测得。
3
在PAVE = 40 dBm的条件下测得。
4
已消除灯具损耗。
静电放电(ESD)分类
参数
符号
类别
测试方法
人体模型
HBM
1A (> 250 V)
JEDEC JESD22 A114-D
充电设备模型
CDM
II (200 < 500 V)
JEDEC JESD22 C101-C
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3
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CMPA5585025F的典型性能
图1. 在-30 dBc、载体频率 = 1.6 MHz条件下的CMPA5585025F线性输出功率、增益和PAE
CMPA5585025F Output Power, Gain and PAE at -30 dBc - 1.6 MHz from carrier
VDD =
28
V,I
= 285 mA,1.6 Msps OQPSK调制
Vdd
= 28
V, Idq
DQ = 285 mA, 1.6 Msps OQPSK modulation
输出功率(dBm),增益(dB)和PAE(%)
40
35
30
25
20
15
10
C波段
扩展型C波段
5
0
X波段
输出功率
增益
PAE
5.7
5.9
6.1
6.3
6.5
6.7
6.9
7.1
7.3
频率(GHz)
7.5
7.7
7.9
8.1
8.3
8.5
图2. CMPA5585025F的小信号增益典型值及回波损耗与频率之间的关系
(在CMPA5585025F-TB放大器电路中测得)
Typical Small Signal Gain and Return Loss vs Frequency
of the CMPA5585025F measured in CMPA5585025F-TB Amplifier Circuit.
VDS = VDS
28=V,I
= 285 mA
28 V, IDS
DS= 285 mA
40
小型信号增益,输入和输出回波损耗(dB)
30
20
10
|S21| (dB)
|S11| (dB)
0
|S22| (dB)
-10
-20
-30
-40
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
频率(GHz)
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CMPA5585025F的典型性能
图3. 15
W时的CMPA5585025F
C波段光谱掩模
CMPA5585025F
C-band Spectral Mask
at 15 W
PAE
= 29.1 % @ 5.8 GHz,
28.5 % @ =
6.428.5%,7.2
GHz & 25.6 % @ 7.2
GHz
5.8 GHz时PAE =
29.1%,6.4
GHz时PAE
GHz时PAE
= 25.6%
50
40
5.8 GHz
30
6.4 GHz
7.2 GHz
幅值(dB)
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-6
-4
-2
0
2
4
6
频率(MHz)
CMPA5585025F
X-band Spectral Mask
at 15 W
图4. 15
W时的CMPA5585025F
X波段光谱掩模
PAE = 25.6 % @ 7.9 GHz & 25.3 % @ 8.4 GHz
7.9 GHz时PAE = 25.6%,8.4 GHz时PAE = 25.3%
50
40
7.9 GHz
30
8.4 GHz
幅值(dB)
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-6
-4
-2
0
2
4
6
频率(MHz)
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5
CMPA5585025F Rev 1.6
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CMPA5585025F的典型性能
图5. CMPA5585025F C波段线性输出功率、增益及PAE与平均输出功率之间的关系
CMPA5585025F C-band Linearity, Gain, and PAE vs Average Output Power
VDS = 28Vdd
V,I
= 285 mA,1.6 Msps OQPSK调制
= 28
DSV, Idq = 285 mA, OQPSK, 1.6 Msps
5.8 GHz 偏置6.4 GHz 偏置7.2 GHz 偏置5.8 GHz 增益
6.4 GHz 增益
7.2 GHz 增益
来自中心频率的1.6MHz偏置(dBc)
-15
-20
40
5.8 GHz 偏置+
6.4 GHz 偏置+
7.2 GHz 偏置+
5.8 GHz PAE
6.4 GHz PAE
7.2 GHz PAE
35
30
-25
25
-30
20
-35
15
-40
10
-45
5
-50
29
31
33
35
37
39
41
43
45
增益(dB)和功率增益(%)
-10
0
平均输出功率(dBm)
图6. CMPA5585025F X波段线性输出功率、增益及PAE与平均输出功率之间的关系
CMPA5585025F X-band Linearity, Gain, and PAE vs Average Output Power
VDS = 28Vdd
V,I
= 285 mA,1.6 Msps OQPSK调制
= 28
DSV, Idq = 285 mA, OQPSK, 1.6 Msps
-10
40
7.9 GHz Offset -
7.9 GHz Offset +
8.4 GHz Offset -
8.4 GHz Offset +
7.9 GHz Gain
7.9 GHz PAE
8.4 GHz Gain
8.4 GHz PAE
35
-20
30
-25
25
-30
20
-35
15
-40
10
-45
5
-50
20
25
30
35
40
45
增益(dB)和功率增益(%)
来自中心频率的1.6MHz偏置(dBc)
-15
0
平均输出功率(dBm)
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6
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CMPA5585025F的典型性能
图7. CMPA5585025F EVM与平均输出功率之间的关系
CMPA5585025F EVM vs Output Power
Vdd = 28
= 285 mA,
1.6 Msps OQPSK
ModulationOQPSK调制
VDS = 28 V,I
=V, Idq
285
mA,1.6
Msps
DS
10
9
5.8 GHz
8
7.2 GHz
6.4 GHz
7.9 GHz
误差矢量幅度(%)
7
8.4 GHz
6
5
4
3
2
1
0
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
平均输出功率(dBm)
图8. CMPA5585025F - 线性输出功率与平均输出功率之间的关系
CMPA5585025F - Linearity vs Output Power
OQPSK, 1.6 Msps, Idq = 285 mA= 285 mA
1.6 Msps OQPSK调制,I
DS
-10
5.8 GHz
中心频率为1.6 MHz时的偏置(dBc)
-15
6.4 GHz
7.2 GHz
-20
7.9 GHz
8.4 GHz
-25
-30
-35
-40
-45
-50
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
平均输出功率(dBm)
图9. CMPA5585025F线性输出功率与平均输出功率之间的关系
CMPA5585025F Linearity vs Average Output Power
VDS = 28 V,I
=Idq285
mA,IM3
Vdd =
28 V,
= 285 mA,
IM3 5 MHz spacing 5 MHz间隔
DS
-10
5.8 GHz
6.4 GHz
-15
7.2 GHz
7.9 GHz
线性度(dBc)
-20
8.4 GHz
-25
-30
-35
-40
-45
-50
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
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平均输出功率(dBm)
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CMPA5585025F的典型性能
图10. CMPA5585025F C波段输出功率、增益及PAE与输入功率之间的关系
CMPA5585025F C-band Output Power, Gain and PAE vs Input Power
VDS = 28VddV,I
1.2
= 28 V, DS
Idq ==
1.2 A,
CW A,CW
40
35
增益(dB)和PAE(%)
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
5.8 GHz 增益
5.8 GHz PAE
6.4 GHz 增益
6.4 GHz PAE
7.2 GHz 增益
7.2 GHz PAE
15
20
25
30
输入功率(dBm)
图11. CMPA5585025F X波段输出功率、增益及PAE与输入功率之间的关系
CMPA5585025F X-band Output Power, Gain and PAE vs Input Power
VDS = 28VddV,I
= 1.2 A,CW
= 28 V, Idq
DS= 1.2 A, CW
40
35
7.9 GHz 增益
7.9 GHz PAE
8.4 GHz 增益
8.4 GHz PAE
增益(dB)和PAE(%)
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
输入功率(dBm)
图12. CMPA5585025F - 功率、增益及PAE与频率之间的关系
CMPA5585025F Psat vs Frequency
VDS = 28
V,I
Vdd
= 28 V,DS
Idq =
= 1.21.2
A, CW A,CW
45
40
饱和输出功率(W)
35
30
25
20
15
Psat
10
增益
5
0
PAE
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
频率(GHz)
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CMPA5585025F的典型性能
图13. CMPA5585025F - 典型漏极电流与平均输出功率之间的关系
CMPA5585025F Typical Drain Current vs Average Output Power
VDS = 28 V,I
=V,285
mA,1.6
Msps
OQPSK调制
VddDS
= 28
Idq = 285
mA, OQPSK,
1.6 Msps
3.5
5.8 GHz
3.0
6.4 GHz
7.2 GHz
7.9 GHz
漏极电流(A)
2.5
8.4 GHz
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
20
25
30
35
40
45
平均输出功率(dBm)
-10
图14. CMPA5585025F - 互调失真乘积与音频间隔之间的关系
CMPA5585025F Intermodulation Distortion Products vs Tone Spacing
VDS = 28
==285
mA,中心频率
7.9 GHz
Vd V,I
= 28 V,DSIdq
285 mA,
Center Freq = 7.9=GHz
-15
互调失真(dBc)
-20
IM3-
IM5-
IM7-
IM3+
IM5+
IM7+
-25
-30
-35
-40
-45
-50
0.1
1
10
100
双音间隔(MHz)
注意:由于测试夹具上偏置组件的影响,音频间隔大于20 MHz时,IM5和IM7呈发散状态。
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CMPA5585025F的典型性能
图15. CMPA5585025F - AM-AM
CMPA5585025F AM-AM
VDS =Vdd
28= V,I
= 285 mA
28 V, Idq
DS = 285 mA
26
5.8 GHz
24
7.2 GHz
7.9 GHz
S21幅值(dBm)
22
8.4 GHz
20
18
16
14
12
10
10
12
14
18
20
22
24
输入功率(dBm)
26
28
30
32
34
30
32
34
图16. CMPA5585025F - 标准化AM-PM
CMPA5585025F Normalized AM-PM
VDS =
28
V,I
= 285 mA
DS= 285 mA
Vdd
= 28
V, Idq
25
5.8 GHz
20
7.2 GHz
7.9 GHz
8.4 GHz
15
S21相位(度)
16
10
5
0
-5
-10
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
输入功率(dBm)
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CMPA5585025F的典型性能
图17. CMPA5585025F EVM与平均输出功率之间的关系
VDS = 28 V,IDS = 285 mA,256 QAM
5.0
4.5
4.0
误差矢量幅度(%)
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
6.4 EVM (%)
1.0
7.9 EVM (%)
8.4 EVM (%)
0.5
0.0
7.2 EVM (%)
20
25
30
35
输出功率(dBm)
40
45
图18. CMPA5585025F线性输出功率与平均输出功率之间的关系
VDS = 28 V,IDS = 285 mA,IM3、IM5、IM7的5 MHz间隔
0
-10
线性度(dBc)
-20
-30
IM3 7900
IM5 7900
IM7 7900
-40
-50
-60
20
25
30
35
40
45
输出功率(dBm)
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CMPA5585025F耗散功率下降曲线
CMPA5585025F Power Dissipation De-Rating Curve
90
80
70
功耗(W)
60
50
40
30
注1
20
10
0
0
25
50
75
100
125
150
最高表面温度(°C)
175
200
225
250
注1. 超出最大表面工作温度的区域(见第2页)。
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CMPA5585025F-TB公版放大器电路物料清单
编号
C1,C3,C7,C8,
C10,C13
描述
数量
电容,1.0 uF,+/-10%,1210,100V,X7R
6
电容,33000 pF,0805,100V,X7R
6
C11,C14
电解电容,3.3UF,80V,FK,SMD
2
R1,R2
电阻,0.0 Ω,1/16W,0402,SMD
2
J1,J2
连接器,SMA,面板安装插孔,法兰,钝脚4孔,
20MIL
2
J3
连接器,晶体支架,RT>PLZ,0.1CEN LK 9POS
1
PCB,TACONIC,RF-35P-0200-CL1/CL1
1
CMPA5585025F
1
C2,C4,C5,C6,C9,C12
Q1
CMPA5585025F-TB公版放大器电路
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CMPA5585025F-TB公版放大器电路
电线
栅极偏置2
射频输入
输入
漏极偏置
输出
栅极偏置1
漏极偏置
射频输出
CMPA5585025F-TB公版放大器电路外形
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CMPA5585025F-TB公版放大器电路
如图所示,要通过CMPA5585025F测试夹具配置实现对设备VG1 / VG2的独立控制,必须在电阻R1正上
方留出一个微带线切口。然后,将由引脚9向VG1供电,由引脚8向VG2供电。
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CMPA5585025F产品尺寸(封装类型 — 440208)
注:
1. 按照ANSI Y14.5M ‒ 1994规定的标示尺寸和公差。
2. 控制尺寸:英寸。
3. 胶型盖最多可以超出盖子边缘0.020"。
4. 盖子与包装盒粘贴时的任一方向误差不得大于0.008"。
英寸
DIM
最小
注
最大
TYP
TYP
TYP
TYP
6. 漏极偏置
2. 栅极偏置
7. 漏极偏置
3. 射频输入
8. 射频输出
TYP
TYP
4. 栅极偏置
9. 漏极偏置
TYP
TYP
5. 栅极偏置
10. 漏极偏置
TYP
TYP
数量
1
第2阶段栅极偏置
2
第2阶段栅极偏置
3
射频输入
4
第1阶段栅极偏置
5
第1阶段栅极偏置
6
漏极偏置
7
漏极偏置
8
射频输出
9
漏极偏置
10
漏极偏置
11
光源
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16
最小
引脚: 1. 栅极偏置
11. 光源
引脚编号
毫米
最大
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编号系统
CMPA5585025F
封装
输出功率(W)
频率上限(GHz)
频率下限(GHz)
Cree MMIC功率放大器产品线
参数
值
单位
频率下限
5.5
GHz
频率上限1
8.5
GHz
25
W
法兰
-
输出功率
封装
表1.
注1:频码中使用字母字符来表示大于9.9 GHz
的值。具体值见表2。
字符代码
代码值
A
0
B
1
C
2
D
3
E
4
F
5
G
6
H
7
J
8
K
9
示例:
1A = 10.0 GHz
2H = 27.0 GHz
表2.
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免责声明
本文所列规格随时可能出现更改,恕不另行通知。Cree, Inc.相信本数据手册中所含的信息是准确、可靠的。然而,如若使用此信息导致
侵犯第三方的专利或其他权利,Cree对此不承担任何责任。Cree并未就其专利或专利权授予默示许可或其他形式的许可。Cree对于其产
品针对任何特定用途的适用性不作任何担保、表示或保证。所给出的“典型”参数是Cree对大量产品预计的平均值,此数据仅供参考。
在不同的应用中,这些数值会与表中所列数据有所不同,实际性能也会随着时间的推移而变化。所有工作参数均应由客户的技术专家针对
每项具体应用进行验证。Cree产品无意用作也未授权用作以下应用中的部件,事实上也未针对类似应用而设计:植入人体的外科植入物或
者用于支撑或延续生命的应用;Cree产品故障会导致人员伤亡的应用;以及规划、建设、维护或直接运作核设施的应用。CREE和CREE
徽标是Cree, Inc.的注册商标。
有关详细信息,请联系:
Cree, Inc.
4600 Silicon Drive
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Sarah Miller
市场营销
Cree射频组件
1.919.407.5302
Ryan Baker
市场营销
Cree射频组件
1.919.407.7816
Tom Dekker
销售总监
Cree射频组件
1.919.407.5639
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