0.8-6 GHz 3V GaAs MMIC ダウンコンバータ IAM-91563 特 長 Surface Mount Package SOT-363 (SC-70) ● 入力IP3 : 概 要 IAM-91563は、3Vで動作し、0.8∼6GHz +0dBm(Typ.) @15mA, 1.9GHz の RF 入力周波数を 50 ∼ 700MHz の IF -6dBm(Typ.) @9mA, 1.9GHz 周波数に変換する GaAs MMIC 周波数 ● SSB雑音指数 : ダウンコンバータです。超小型表面実 8.5dB(Typ.) @1.9GHz 装用パッケージ SOT-363（SC-70）は 4mm2 のスペースで実装でき、SOT-143 ● 変換ゲイン : 9.0dB(Typ.) @1.9GHz ● +3V単一電源 ● 超小型プラスチック・パッケージ 91Y 応 用 Pin Connections and Package Marking LO 1 ● PCS、PHS、PDC、ISM、RF LANそ GND 2 の他の無線機器用ダウンコンバータ RF 3 Simplified Schematic 6 IF and Vd の半分、或いは SO-8 パッケージの約 15% のスペースで実装できます。 IAM-91563 は、1.9GHz において 9dB の 変換ゲインがあるため、ロスのあるミ 5 GND 4 SOURCE BYPASS 注：パッケージ・マーキングにより ピン配置と向きを判断します。 注：“Y”はデートコードを表わし ます。 キサに比べRF或いはIFゲイン・ステー ジの1つを省く事ができます。また、LO に必要なパワーは通常-5dBmであるた め、LO バッファ・アンプも省く事がで きます。8.5dBの雑音指数によりシステ ム全体のNFを下げる事ができます。入 力IP3 は-6dBm ですが、0dBmまでの範 囲で調整する事ができます。 IF and Vd 6 IAM-91563 は、GaAs PHEMT 技術を用 LO いて製造された MMIC で、不平衡 gm 1 変調型のミキシングを行うカスコード RF SOURCE BYPASS 接続されたFET回路で構成されていま 4 す。インダクタ（RFC）を介してIFポー トから +3V 単一電源が供給されている 3 時、チップ上のLOバッファ・アンプが GROUND ミキサを駆動します。LOポートは予め 2, 5 50 Ωに整合されていますが、RF と IF ポートは高インピーダンスとなってい るため、外部に整合回路が必要です。 1 88759/07-PM6.0J-03 Page 1 2001.04.26, 12:02 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC IAM-91563 Absolute Maximum Ratings Symbol Parameter Absolute Units Maximum[1] Vd VRF, VLO Pin Tch TSTG Device Voltage, RF output to ground RF voltage or LO voltage to ground CW RF Input Power Channel Temperature Storage Temperature V V dBm °C °C 6.0 +0.5, -1.0 +13 150 -65 to 150 Thermal Resistance[2]: θch-c = 310°C/W 注１：これらのパラメータのいずれかを超 える状態でデバイスを動作させる と、永久的な損傷を受ける可能性が あります。 注２：Tc = 25℃（Tcは回路基板に接続して いるピンにおける温度です） IAM-91563 Electrical Specifications, TC = 25°C, Vd = 3 V Symbol G test Units Min. Typ. Max. Std Dev[2] Parameters and Test Conditions Gain in test circuit[1] circuit[1] RF=1890 GHz, IF=250 MHz dB RF=1890 GHz, IF=250 MHz dB NFtest Noise Figure in test Id Device Current NF Noise Figure (RF & IF with external matching, IF=250 MHz, LO power=-5 dBm) f = 0.9 GHz f = 1.9 GHz f = 2.4 GHz f = 4.0 GHz f = 6.0 GHz dB Conversion gain (RF and IF with external matching, IF=250 MHz, LO power=-5 dBm) f = 0.9 GHz f = 1.9 GHz f = 2.4 GHz f = 4.0 GHz f = 6.0 GHz dB Output power @ 1 dB compression (RF and IF with external matching, IF=250 MHz, LO power =-5 dBm) f = 0.9 GHz f = 1.9 GHz f = 2.4 GHz f = 4.0 GHz f = 6.0 GHz dBm Gc P1 dB mA 4.0 6.0 9.0 8.5 11.0 9.0 12.0 7.0 8.5 11.0 16.5 18.0 11.0 9.0 7.7 4.6 1.7 -6.7 -8.0 -8.7 -15.0 -17.8 0.5 1.5 1.3 RL RF RF port return loss f = 0.5 - 6.0 GHz dB -1.7 0.2 RL LO LO port return loss f = 0.5 - 6.0 GHz dB -9.4 0.3 RL IF IF port return loss f = 50 - 700 MHz dB -3.7 0.2 IP 3 Input Third Order Intercept Point Id = 9.0 mA, LO power = -5 dBm RF = 1.9 GHz, IF = 250 MHz dBm -6.0 1.3 IP 3 Input Third Order Intercept Point Id = 15 mA, LO power = -2 dBm RF = 1.9 GHz, IF = 250 MHz dBm 0 1.1 ISOLL-R LO-RF Isolation dB 18 ISOLR-I RF-IF Isolation (No Match) dB 2 ISOLL-I LO-IF Isolation (No Match) dB 4 RF = 1.9 GHz 注１：Min./Max.値が規定されている項目については、図18の回路を用いて全製品テストを行なっています。 注２：標準偏差の値は、この製品の規格化の段階で連続していない３つのウエーハ・ロットから500個以上のサンプルを測定した結果に 基づいたもので、標準特性のバラツキを推測するためのものです。 2 88759/07-PM6.0J-03 Page 2 2001.04.26, 12:02 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC IAM-91563 Typical Performance, TC = 25°C, Vd = 3.0 V, RF=1890 MHz, LO = -5 dBm, IF = 250 MHz, unless otherwise stated. 12 20 TA = +85°C TA = +25°C TA = –40°C 18 GAIN (dB) 8 6 4 2 16 -8 14 12 10 1 2 3 4 5 6 -12 -14 -20 0 1 2 FREQUENCY (GHz) 3 4 5 6 0 4 2 16 14 12 10 2 3 4 5 6 -10 -12 -14 Vd = 3.3V Vd = 3.0V Vd = 2.7V -16 -18 6 1 -20 0 1 2 FREQUENCY (GHz) 3 4 5 6 0 1 Figure 5. Noise Figure (into 50 Ω) vs. Frequency and Supply Voltage. 3 4 5 6 Figure 6. Output Power (@ 1 dB Compression) vs. Frequency and Voltage. 12 12 0 2 FREQUENCY (GHz) FREQUENCY (GHz) Figure 4. Available Conversion Gain vs. Frequency and Voltage. 6 -8 8 0 5 -6 P1 dB (dBm) NOISE FIGURE (dB) 6 4 -4 Vd = 3.3V Vd = 3.0V Vd = 2.7V 18 8 3 Figure 3. Output Power (@ 1 dB Compression) vs. Frequency and Temperature. 20 Vd = 3.3V Vd = 3.0V Vd = 2.7V 2 FREQUENCY (GHz) Figure 2. Noise Figure (into 50 Ω) vs. Frequency and Temperature. 12 0 1 FREQUENCY (GHz) Figure 1. Available Conversion Gain vs. Frequency and Temperature. 10 TA = +85°C TA = +25°C TA = –40°C -18 6 0 -10 -16 8 0 GAIN (dB) -6 P1 dB (dBm) NOISE FIGURE (dB) 10 -4 TA = +85°C TA = +25°C TA = –40°C RF -3 IF -4 -5 -6 -7 LO -8 10 SSB NOISE FIGURE (dB) RETURN LOSS (dB) -2 DEVICE CURRENT (mA) -1 8 6 TA = +85°C TA = +25°C TA = -40°C 4 2 10 8 6 Vd = 3.3V Vd = 3.0V Vd = 2.7V 4 -9 -10 0 0 1 2 3 4 5 6 FREQUENCY (GHz) Figure 7. RF, LO, and IF Return Loss vs. Frequency. 2 0 1 2 3 4 5 0 SUPPLY VOLTAGE (V) 100 200 300 400 500 600 700 IF FREQUENCY (MHz) Figure 8. Device Current vs. Supply Voltage and Temperature. Figure 9. SSB Noise Figure vs. Frequency and Supply Voltage. 3 88759/07-PM6.0J-03 Page 3 2001.04.26, 12:02 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC IAM-91563 Typical Performance, TC = 25°C, Vd = 3.0 V, RF=1890 MHz, LO = -5 dBm, IF = 250 MHz, 12 12 10 10 10 8 6 TA = +85°C TA = +25°C TA = -40°C 4 2 8 6 TA = 3.3V TA = 3.0V TA = 2.7V 4 2 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 IF FREQUENCY (MHz) 8 6 TA = +85°C TA = +25°C TA = -40°C 4 2 0 500 600 700 100 IF FREQUENCY (MHz) Figure 10. SSB Noise Figure vs. Frequency and Temperature. Figure 11. Conversion Gain vs. Frequency and Supply Voltage. 14 P1 dB and INPUT IP3 (dBm) NF 12 10 8 GAIN 6 500 600 700 Figure 12. Conversion Gain vs. Frequency and Temperature. 0 0 -2 -2 -4 IP3 -4 -6 P1 dB -8 200 300 400 IF FREQUENCY (MHz) ISOLATION (dB, No Match) 0 CONVERSION GAIN and NOISE FIGURE (dB) CONVERSION GAIN (dB) 12 CONVERSION GAIN (dB) SSB NOISE FIGURE (dB) unless otherwise stated. RF-IF LO-IF -6 -8 LO-RF -10 -12 -14 -16 -18 4 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 LO POWER (dBm) -10 -10 -20 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Figure 13. Available Conversion Gain and Noise Figure vs. LO Drive Power. 0 1 2 3 4 Figure 14. 1 dB Compression and Input 3rd Order Intercept vs. LO Drive Power. RF-LO ISOLATION (dB) -8 -12 -16 -20 -24 RF-IF -28 -32 LO-IF -36 -40 0 1 2 3 4 5 6 RF FREQUENCY (GHz) Figure 16. Isolation (RF-LO, RF-IF, LO-IF) vs. Frequency with RF and IF Matching Networks. 4 88759/07-PM6.0J-03 Page 4 6 Figure 15. Isolation (LO-RF, RF-IF, LO-IF) vs. Frequency with no RF and IF Matching Networks. 0 -4 5 RF FREQUENCY (GHz) LO POWER (dBm) 2001.04.26, 12:02 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC IAM-91563 Typical Reflection Coefficients, TC = 25°C, Z O = 50 Ω, Vd = 3 V Frequency (GHz) RF (Mag) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 0.91 0.91 0.91 0.92 0.91 0.88 0.87 0.85 0.84 0.83 0.82 0.82 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.80 0.80 0.81 0.81 0.81 0.82 0.83 0.83 0.83 0.85 0.86 0.87 0.85 0.83 0.83 0.82 0.83 0.83 0.84 0.84 0.84 0.85 0.84 0.85 0.85 0.85 0.86 0.85 0.84 0.84 0.84 0.83 0.83 0.81 0.81 0.80 RF (Ang) -18 -21 -23 -25 -28 -29 -32 -33 -34 -35 -37 -37 -39 -40 -41 -42 -44 -45 -45 -46 -48 -50 -51 -53 -55 -56 -59 -61 -64 -67 -71 -71 -73 -76 -79 -82 -85 -87 -91 -95 -97 -100 -103 -106 -108 -113 -115 -117 -121 -123 -125 -128 -130 LO (Mag) LO (Ang) IF (Mag) IF (Ang) 0.43 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.40 0.39 0.39 0.38 0.39 0.39 0.40 0.39 0.39 0.39 0.39 0.39 0.38 0.39 0.38 0.38 0.37 0.37 0.36 0.36 0.35 0.35 0.34 0.34 0.33 0.33 0.32 0.32 0.31 0.32 0.31 0.30 0.30 0.29 0.29 0.28 0.29 0.27 0.28 0.26 0.28 0.25 0.27 0.25 0.27 0.25 0.27 0.25 0.27 0.25 0.27 0.25 0.26 0.24 -1 -6 -8 -9 -10 -11 -14 -14 -16 -17 -17 -19 -22 -22 -24 -25 -26 -27 -29 -29 -31 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -36 -37 -37 -38 -39 -39 -40 -40 -42 -42 -45 -43 -46 -45 -47 -48 -49 -50 -51 -52 -52 -54 -54 -57 -56 -58 -58 -61 -61 -64 -65 -67 -65 0.64 0.63 0.63 0.63 0.62 0.62 0.62 -8 -9 -10 -10 -11 -12 -13 5 88759/07-PM6.0J-03 Page 5 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC IAM-91563 は RF 帯域が 800MHz から IF LO FET 2 220 nH 6GHz のスーパーヘテロダイン受信機 100 pF (2) Z = 50 用に開発されたダウンコンバータです。 この製品は 3V で動作するため 1.9GHz 0.5 pF Vd 500 pF 68 nH IF 250 MHz FET 1 RF 帯の PCS、PHS、DECT 及び、800MHz Z = 110 I=10.4 mm 91 IAM-91563の応用 RF 1890 MHz Z = 50 4.7 pF LO 1640 MHz Figure 18. Test Circuit. 帯の GSM、PDC、NADC 等のセルラ電 話の様な低消費電流の用途に最適です。 Figure 17. Cascode FET Mixer. 規格値と統計的パラメータ また、IAM-91563 は 900MHz、2.5GHz 及 び 5 . 8 G H z 帯 を 利 用 す る I S M 独 自 の バ イ ア ス 安 定 化 回 路 に よ り 、 このデータシートのパラメータは、最 、最大（Maximum） 、標 （Industrial、Scientific and Medical）シ IAM-91563 は +1.5 から +5V までの単一 小（Minimum） ステムをはじめ、RF LAN、PCMCIA RF 電源で安定に動作します。また、この 準（Typical）及び標準偏差（Standard モデム等の無線データ通信機器等への バイアス回路は、IAM-91563 に抵抗を Deviations）の値によって表されてい 応用が可能です。 外付けしてデバイス電流を増やし、リ ます。 ニアリティの改善を可能にしています。 統計的パラメータの値は製品の規格化 IAM-91563はカスコード（コモン・ソー ス−コモン・ゲート）構成の３ポート・ IAM-91563ミキサは、3V/9mAバイアス の段階で連続していない３つのウェー ダ ウ ン コ ン バ ー タ R F I C で 、 （標準）と-5dBmのLO入力パワー及び、 ハ・ロットから抜き取った最低５００ -5dBmのローカル・オシレータ（LO）を 少ない外付け部品によって、1.9GHzで 個のサンプルを測定したデータに基づ 用いて 800MHz から 6GHz 帯の RF 信号 の RF-IF 変換ゲイン 9dB と雑音指数 いたものです。製品の規格化で得られ を 50MHz から 700MHz の IF に変換す 8.5dB 及び、-6dBm の入力 IP3 を実現し たデータは通常、正規分布になり「釣 るミキサです。図 17 は、IAM-91563 内 ます。LO-IF アイソレーションは 35dB り鐘カーブ」状になっています。 部の基本的なミキシング動作を行うカ を上回ります。バイアスを高リニアリ スコード接続のペアFETのです。RF受 ティ／大電流（約16mA）モードに設定 、雑音指 IAM-91563 ではゲイン（Gtest） 信信号は FET1 のゲートを駆動し、LO すると -2dBm の LO 入力パワーで入力 数（NFtest）及びデバイス電流（Id）の 信号は FET2 のゲートを駆動します。 IP3 は約 0dBm に上昇します。 パラメータには“最小値”又は“最大 FET2は、LO周波数に応じてFET1のト 値”が保証されています。これらの保 ランスコンダクタンスを非線形領域に 変換するためのものです。これにより、 周波数ミキシングを行うために必要な 非線形性が作られます。このタイプの ミキサは“トランスコンダクタンス・ミ キサ”とも呼ばれ、IF 出力は FET2のド レインからとります。 テスト回路 証されたパラメータは出荷時に全数テ RF及びDCの全数出荷検査には図18の 回路が用いられています。この回路は RF が 1890MHz、IF が 250MHz でイン ピーダンス整合されています。LO は 1640MHz、-5dBmでRFに対して低い周 波数を使用しています。（RF に対して 周波数の高い 2240MHz の LO を用いた カスコード型回路は、その構成上 FET 同士のゲートが分離されている事から、 良好な LO-RF アイソレーションが得ら れます。また、LO 入力端子と FET2 の ゲートとの間に設けられたバッファ・ アンプが、LO-RF アイソレーションを 場合でもほぼ同様な特性です。 ）また、 IF ポートに接続された RF チョークを 介してDCバイアスを与えます。この回 路でのテストによって、電気的特性の Gtest, NFtest 及び、Device Current (Id)を ストされています。電気的特性のその 他のパラメータは“標準値”で示され ています。これらは規格化の段階の データから得られた正規分布の平均 （μ）です。雑音パラメータや S パラ メータ、または特性曲線の様なデータ は実測値の平均や計算上の平均値を用 いる事が現実的でないため、これらの データは分布の中央に位置している一 つの標準的なデバイスから得たもので す。 “標準値”で示されたデータは電気 的設計の目安として使用して下さい。 保証しています。 高めると同時にミキサの LO 入力に必 要なパワーを小さくします。 6 88759/07-PM6.0J-03 Page 6 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC 標準偏差（σ）がほとんどの電気的特 性（25℃）に用意され、IAM-91563 の 回路設計の最適化やシステム全体の特 性のバラツキ等を知るために用いる事 ができます。標準偏差は平均値からど れくらいばらつく可能性を持ったもの かを表しています。つまり、平均値と 標準偏差とから正規分布の様子を再現 する事が可能です。標準統計値表又は 計算により、通常は平均値に対して対 称に分布している２つの値の間にパラ メータが存在する確率を知る事ができ ます。例えば図 19 の様に、パラメータ の確率は±１σの間で68.3%、±２σの 間で 95.4%、±３σの間で 99.7% になり ます。 68% 95% 99% -3σ -2σ -1σ Mean (µ) +1σ +2σ (typical) +3σ Parameter Value Figure 19. Normal Distribution. RFレイアウト PCボード材料 図 21 は、IAM-91563 ミキサを用いたマ 一般的な低コストのワイヤレス・シス イクロストリップ・ラインの設計例で テムでは、FR-4 又は G-10 等の PC ボー す。この図には、ソース・バイパス・ピ ドが使用され、標準的な基板の厚さは ンのバイパス・コンデンサや、バイア 0.020 から 0.031 インチです。これらの ス電流を増やすための抵抗も示してあ 基板の厚さにおける50Ωマイクロスト ります。最適な特性を実現し、安定性 リップラインの幅は、入力部の直列イ を保つためには適切なグランドを設け ンダクタや DC ブロッキング及びバイ る必要があります。MMIC の総てのグ パス・コンデンサ等のチップ部品を実 ランド端子は、パッケージのそばにス 装するのに便利です。また、基板の厚 ルー・ホール（Via）を設けて PC ボー さが0.031インチを超えるとグランド・ ドの裏面のRFグランド・プレーンに接 スルー・ホールのインダクタンスが無 続して下さい。良好なRFグランドを確 視できなくなってきます。 保するために総てのグランド・ピンの すぐ隣に最低１個のスルー・ホールを 5 . 8 G H z I S M 等の高周波用途には 設けて下さい。複数のスルー・ホール PTFE/ガラスを誘電体とした基板を用 を用いる事は、グランド・パスのイン いると、ミキサのRF入力部での伝送線 ダクタンスを更に小さくし、RF特性を 路損失を小さくできます。また、高周 最大限引き出すのに有効な上、グラン 波用途に低コストの基板材料を使用す ド面のヒートシンクへ低い熱抵抗の放 る際には、インピーダンス整合に用い 熱経路を形成する上でも大切です。 る伝送線路での Q の低下を考慮する必 要があります。 また、グランド・ピンのPCボード・パッ ド同士をパッケージ・ボディの真下で 繋がないで下さい。パッケージの下に 隠れた PC ボード・トレースがあると 位相の基準面 SMT半田付けの品質を適切に検査でき このデバイスの S パラメータ及び雑音 なくなります。 バイアス IAM-91563は電圧源より駆動し、 “ノー マル・モード”の時、+3V 単電源で約 9mA（標準）の回路電流で動作します。 また、内蔵の電流安定化回路によって パラメータの基準位置は図20の通りで +1.5V から +5V の電圧範囲で動作可能 す。図に見られる様に基準面はパッ です。 ケージ・リードがテスト基板に接触し ているところです。 IAM-91563 のソース・バイパス・ピン とグランドの間に抵抗を外付けして、 デバイス電流を約 20mA まで増やす事 C REFERENCE PLANES ができます。これによりリニアリティ の高い“ハイ・パワー・モード”にな ります。この機能については、 「高リニ R TEST CIRCUIT アリティ・モード」の項を参照して下 さい。 Figure 20. Phase Reference Planes. Figure 21. RF Layout. 7 88759/07-PM6.0J-03 Page 7 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC アプリケーション・ガイド ライン IAM-91563 ダウンコンバータから最大 の性能を得るための留意点を紹介しま す。まず、IAM-91563 の IF と RF ポート は、ほとんどの周波数範囲に対して整 換ゲインを大きくする事ができます。 品は、大きな寄生成分或いは自己共振 RFポートの反射係数は、標準反射係数 を持っているので、高い周波数帯域で 表にあります。不整合損失は反射係数 は高インピーダンスの伝送線路を用い の関数として dB で次の様に表されま る事を推奨します。 すので、適切な整合を行なえばその分 ゲインが改善されます： もし別のタイプの整合回路を使用する 場合、IAM-91563 の RF 入力端子はグラ 合されていないため、それらのポート ンド電位になっていて、電流を引き込 に入力される信号の周波数でインピー ダンス整合しなければなりません。例 GRF, mm = 10 log10 えば 50 Ωシステムの中で使われる時、 1 1– ΓRF 2 (1) まない事に注意して下さい。もし入力 が DC 電圧を出力とする前段に直接接 続される場合、DCブロッキング・コン 通常は50Ωに整合します。これに対し、 デンサを使用して下さい。 LO ポートは殆どの周波数で不整合損 800MHz から 6GHz 帯の周波数帯域に 失が 1dB 以下になる様に内部で整合さ おいて、RFポートの反射係数の振幅は れています。 0.91 から 0.80 の値で、これは不整合損 一般的には図 22 の様に、ミキサの IF ポートと RF ポートにフィルタが必要 失にして 7.6 から 4.4dB に相当します。 IAM-91563 は、RF 信号を 50MHz から RF ポートのインピーダンスは容量性 700MHz の中間周波数に変換するため です。RFポートの前段のフィルタはイ で、800MHz から 2.4GHz の周波数では の MMIC です。IF ポートも RF ポート メージ周波数による妨害を防ぎ、I F スミス・チャートの R=1 の円付近にあ の場合と同様に高い反射係数を持って フィルタはRF及びLO信号がIF信号処 ります。これは簡単な直列インダクタ いますが、式（1）を用いるとインピー 理回路に漏れるのを防ぎます。 によって容易に 50 Ωに整合できます ダンス整合により不整合損失の 2.2dB が、図 23 の様な直列 C と並列 L から成 だけゲインを改善できます。IF ポート る整合回路を推奨します。その理由は の整合を良くする事で最適な出力電力 ２つあり、１つは整合回路にハイパス・ と LO-IF 間のアイソレーションが得ら RF HP Filter IF LO LP Filter Figure 22. Image and IF Filters. バイアス電流を増やしてリニアリティ を伸ばす場合は、ソース・バイパス・ピ ンのバイパス、バイアス注入や DC ブ ロッキング、その他のバイパス等を十 フィルタの機能を持たせられる事です。 れます。IF ポートの反射係数は、標準 もう１つはこの整合回路を使う事によ 反射係数表にあります。 り、どの周波数でも RF ポートのイン ピーダンスを 50 Ωに整合できる事で IF ポートのインピーダンス整合回路 す。通常の応用では、その周波数帯域 は、RFとLOパワーをミキサ内に返し、 の中心周波数でインピーダンス整合を IF信号のみを通過させるためにローパ 行う様にします。 ス ・ フ ィ ル タ 型 に し ま す 。 図24の並列Cと直列Lから成る回路は、 分に考慮する必要があります。これら の設計における考え方について、以下 に詳しく解説します。 ローパス・フィルタとして働き、IFポー RF Input C RF トのインピーダンスを 5 0 M H z から IF 700MHz 帯のどの周波数でも 50 Ωに整 L RFポート 合する事ができます。 LO RF IAM-91563 ミキサから最大の変換ゲイ ンを得るためには、FRポートの整合を LO Figure 24. IF Output LPF Matching. 低い周波数で基板実装面積を小さくし たい時は、表面実装インダクタとコン DC バイアスは、IF ポートから IAM- デンサが便利です。しかし、チップ部 91563ミキサに供給されます。図25は、 8 88759/07-PM6.0J-03 Page 8 IF Output インピーダンス整合は、チップ部品、伝 ションを得るためにも整合が必要です。 送線路の何れか又は、それら両方の組 インピーダンス整合を行なう事により、 み合わせによって行われます。比較的 RFポートでの不整合損失と同じだけ変 IF Figure 23. RF Input HPF Matching. 良好にする事が特に重要です。 また、低 雑音指数や RF − LO 間のアイソレー IFポート 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC DC電源から分離する回路の例です。ま た、DC 電源ラインへの RF 信号の漏れ やミキサの出力にディップやピークが できるのを防ぐために、DC電源ライン をコンデンサでグランドにバイパスし てあります。 高リニアリティ・モード 0 IAM-91563 のソース・バイパス・ピン とグランドとの間に抵抗を外付けする 事で、標準 9mA のデバイス電流を約 20mAに増やし、ミキサのリニアリティ （IP3）と出力電力（P1dB）を向上させる 事ができます。図26と図27が高リニア リティ・モードでのミキサの特性です。 Bypass Capacitor Vd RF -2 IP3 -4 P1 dB -6 -8 例えば、ソース・バイパス・ピンに 15 Ωの抵抗を付けると、デバイス電流は RFC P1 dB and INPUT IP3 (dBm) インダクタ（RFC）を用いて IF 信号を -10 7 約 1 4 m A になり、1 . 9 G H z では IF IF Output LO -6.5dBmだった入力IP3 が約-3dBmまで 1000 9 11 13 15 17 19 DEVICE CURRENT (mA) 56 21 9 5 3 Approximate Resistor Value (Ω) 向上します。更に、LO 入力電力レベル を -5dBm から -1dBm に上げると、入力 Figure 27. 1 dB Compression and Input 3rd Order Intercept Point vs. Device Current (Resistor). IP3 は約 0dBm になります。 Figure 25. Bias Connection. LO 入力ポートは予め 50 Ωに整合され ていて、VSWR は全動作周波数帯域で 2.5:1 以下です。従って、通常は特に整 合を行う必要はありません。もし整合 を行う場合は、小さな直列インダクタ を使ってLO整合を改善する事ができ、 LO を駆動するための入力パワーを最 大 0.9dB 小さくできます。LO ポートの 反射係数は、標準反射系数表にありま す。 ソース・バイパス・ピン ソース・バイパス・ピンは、IF 周波数 CONVERSION GAIN and NF (dB) 14 LOポート NF 12 10 GAIN 8 6 4 7 9 11 13 15 17 19 DEVICE CURRENT (mA) 1000 56 21 9 5 3 Approximate Resistor Value (Ω) Figure 26. Available Conversion Gain and SSB Noise Figure vs. Device Current (Source Resistor). の他に RF 及び LOの高周波成分をグラ ンドにバイパスします。大容量のコン デンサは低い中間周波をバイパスしま すが、寄生成分によりRF帯で共振を起 こする事があります。この様な時は、 ２ 個の容量の異なるコンデンサを並列に して使うのが適当です。つまり、小容 量で高周波特性の良いコンデンサを RF/LO 用に使用し、大容量のコンデン サを IF 用に使用します。また、バイア スを“高リニアリティ・モード”にす る時は、ソース・バイパス・ピンとグ ランドとの間に抵抗を接続します。 9 88759/07-PM6.0J-03 Page 9 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC LO Input 応用例 91563 を RF 入力周波数 800MHz から RF Input 様に、伝送線路 MLIN（Zo=90 Ω、長さ C7 C1 C5 Vd C6 L3 6GHz で使用する際の一例です。 L1 = 0 このレイアウトは、RF 入力、IF 出力及 MLIN RFC 91 図28のPCボード・レイアウトは、IAM- この例では、並列インダクタを図 29 の IF Output L2 C3 C2 レーンになったマイクロストリップラ た、C1には寄生インダクタンスや寄生 抵抗分による影響を小さくするために、 高品質のコンデンサが必要です。この C4 び LO 入力が 50 Ωでインターフェイス され、基板の裏面が全面グランド・プ =0.35 インチ）によって作りました。ま 直列コンデンサC1には、ミキサの前段 Figure 29. Schematic of Example Application Circuit. の出力に含まれている D C 成分をブ ロックする働きもあります。 インによるレイアウトです。また、こ の回路は厚さ 0.031 インチの FR-4 基板 RF入力ポートでは、直列コンデンサC1 上に作られています。グランドを基板 と伝送線路 MLIN とにより入力整合回 IF出力ポートでは、並列コンデンサC2 の上面にもってくるために必要な箇所 路とハイパス・フィルタを形成してい と直列インダクタL2とによってローパ にスルーホール（Via）を設けてありま ます（注：図 28 の PC ボードレイアウ ス・フィルタとインピーダンス整合回 すが、これらはグランド・パスのイン トは、MLIN とシリーズにインダクタ 路が構成されています。反射係数表か ダクタンスを小さくするために複数使 L1 を実装する様になっていますが、こ ら、実際に使用する IF の 110MHz に最 用されています。 こでは L1 は使用しません） 。1.9GHz 時 も近い 1 0 0 M H z の時の反射係数 のRF入力ポートΓ RF は、反射係数表か Γ IF=0.64 ∠ -8°を選び、図 31 の点 A の ら0.82∠-37°で、図30のスミス・チャー 様にプロットします。11.3pF の並列コ ト上の点 A にプロットされます。先の ンデンサ（C2）により、軌跡は点 B に 「RF ポート」の項で述べた様に、直列 移動します。これに 150nH の直列イン C と並列 L の回路を用いて（50 Ωの信 ダクタ（L 2 ）を接続すると、軌跡が 号源からΓ RF に向かって）Γ RF を50 Ω チャートの中心点 C に移動し、整合が に整合します。まず、6.5nHの並列イン 終了します。 LO RF IF +V ダクタンスによってインピーダンスの 1 軌跡が点 A から点 B に移動します。次 0.5 に、0.6pF の直列コンデンサ C1 によっ IAM-91 2 A て 50 Ωへの整合が完了し、インピーダ ンスの軌跡はスミス・チャートの中心 Figure 28. PCB Layout. 0.2 L2 C2 C IF Output の点 C に一致します。 0.2 1.9GHz設計例 1 0.5 IAM-91563 を用いた設計例として、RF 0.5 1 C 2 A 2 -0.2 が 1.9GHz、IF が 110MHz の PCS 帯ダ ウンコンバータについて解説します。 B B B 0.2 -2 -0.5 ミキサの実装と特性の確認には図28の 0.2 PCボードを使用しました。回路図は図 29 のものです。 C -0.2 1 C 0.5 B RF C1 Input 2 -1 Figure 31. IF Input Impedance Match. A L LO ポートは 8nH 程度の直列インダク A タ L3 を使用して整合を改善できます -2 -0.5 -1 Figure 30. RF Input Impedance Match. が、通常は必要ありません。LO ポート のΓ LO は、反射係数表から知る事がで きます。コンデンサ C7 は LO ポートの DCブロッキング用です。IAM-91563へ の DC バイアスは、IF 出力ピンの RFC を介して供給します。また、RF、IF 及 び LO 信号の DC 電源ラインへの漏れ 10 88759/07-PM6.0J-03 Page 10 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC や、ミキサのゲインのディップやピー 表 1 は、この設計例に使用した部品の 表 1 に記された各部品の値には、これ クを防ぐために、コンデンサC5によっ 値をまとめたものです。 までのインピーダンス整合の説明の中 て電源をグランドにバイパスします。 で述べた値と違っているものがありま C4 は出力の DC ブロッキング用コンデ ンサです。 RF バイパス用や DCブロッキング用等 のインピーダンス整合用でないコンデ ンサ（C3 - C7）の値は、それらが接続 されるポートの最も低い周波数の時に リアクタンスが小さくなる様に（通常 は5Ωより小さく）選定して下さい。RF す。これは、最終的な値が部品間の配 Component C1 C2 C3, C5, C7 C4 L1 L2 L3 MLIN Value 0.5 pF 9 pF 100 pF 500 pF (not used) 100 nH 8.2 nH Zo=90 Ω l = 0.41 in. 320 nH チョーク（RFC）は、IF 周波数が最も 低い時にリアクタンスが大きく（数百 Ω）なる様にします。 図 32 は上記の設計例に従って部品と RFC 線長や寄生成分（例えばC1の直列イン ダクタンス）等の要素を考慮して決め られているためです。これらの回路パ ラメータを詳しく計算するために、ア ジレント・テクノロジーのTouchstone® 等の CAD プログラムを利用する事が できます。以下の数値は、この設計例 で使用した 1.9GHz 回路の特性を実際 に測定したものです。 Table 1. Component Values for 1.9␣ GHz Downconverter. (IF = 110 MHz) SMAコネクタを実装した例です。ここ ではL1を使用せず、代わりにメタルの タブを用いています。並列伝送線路 MLIN の長さは、ラインとグランドと LO の間をショートしているタブの位置を 変える事で調節できます。また、不要 なRF成分がDC電源ラインを通して回 C2 C7 RF L2 L3 り込むのを防ぐために、Vd端子の近く にバイパス・コンデンサC6を設けてあ RFC C5 C1 C3 ります。もし、複数のバイパス・コン IF L1 デンサを用いる場合は、共振が起きな い様に注意して下さい。コンデンサが MUN 1 基板上の寄生インダクタンスや寄生容 量と共に、共振回路を作らない様にす C4 +V C6 IAM-91 る事が重要です。DC電源ラインとバイ パス・コンデンサとの間に小さな値の 抵抗を入れると、DC電源回路のQが下 がり共振を防ぐのに有効な場合があり ます。 Figure 32. Complete 1.9 GHz Mixer. The following performance was measured for a 1.9 GHz circuit: Measured results: Conversion Gain = 9.0 dB SSB Noise Figure = 8.5 dB P1dB (output) = -8.1 dB IP3 (Input) = -7 dBm LO-RF Isolation = 17 dB LO-IF Isolation = 34 dB RF-IF Isolation = 23 dB Operating conditions: RF Frequency = 1.89 GHz LO Frequency = 1.78 GHz IF Frequency = 110 MHz LO Drive Level = -5 dBm DC Power = 3.0V @ 9 mA 11 88759/07-PM6.0J-03 Page 11 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC その他の周波数での設計例 これまで解説してきた設計手法を用いて、その他の無線周波数帯の設計も行う事ができます。図 33 と 34 は、各々 900MHz 帯と 2.4GHz 帯での設計例と測定結果です。 100 pF 0.9 pF Vd 50 Ω RF 900 MHz 220 pF 220 nH GC IF 80 MHz IF 180 nH 50 Ω 1000 pF 10 nH RF 91 GN GND LO 50 Ω 15 pF LO 980 MHz Measured results: Conversion Gain = 10.6 dB SSB Noise Figure = 7.1 dB 1 dB Compression = -7.0 dB P3 (Input) = -7 dBm LO-RF Isolation = 21 dB LO-IF Isolation = 33 dB RF-IF Isolation = 17 dB Operating conditions: RF Frequency = 900 MHz IF Frequency = 80 MHz LO Frequency = 980 MHz LO Drive Level = -5 dBm DC Power = 3.0V @ 9 mA Figure 33. 800-900 MHz Cellular and ISM Band Mixer. 100 pF 0.5 pF Vd 100 pF 220 nH 68 nH 50 Ω 500 pF RF 2450 MHz 110 Ω, 3 mm GC RF 91 GN IF 250 MHz 50 Ω IF 4.7 pF GND LO 3.3 nH 50 Ω LO 2200 MHz Measured results: Conversion Gain = 7.7 dB SSB Noise Figure = 11 dB 1 dB Compression = -8.7 dB IP3 (Input) = -7 dBm LO-RF Isolation = 16 dB LO-IF Isolation = 35 dB RF-IF Isolation = 27 dB Operating conditions: RF Frequency = 2.45 GHz IF Frequency = 250 MHz LO Frequency = 2.2 GHz LO Drive Level = -5 dBm DC Power = 3.0V @ 9 mA Figure 34. 2.4 GHz ISM Band Mixer. 12 88759/07-PM6.0J-03 Page 12 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC SOT-363用 先ず室温から加熱され、回路基板とそ PCボード・レイアウト れに取り付けられた（クリーム半田で 固定された）部品は予熱領域を通過し IAM-91563 のパッケージは超小型表面 ます。予熱領域では、熱衝撃を防ぎな 実装SOT-363（SC-70）です。図35はPC がら基板と部品の温度を上昇させ、ク ボードのパッド・レイアウトの例（単 リーム半田から溶剤を蒸発させます。 位はインチ）です。このレイアウトは IAM-91563 の高周波特性を低下させる リフロー領域では短時間だけ温度を上 寄生成分を増やさずに、一般的な自動 昇させ、半田をリフローさせます。加 実装装置に用いる事ができます。図中 熱及び冷却領域の温度の変化率は、基 の白抜きは、PC ボードのパッド上に 板が変形したり熱衝撃で部品を損傷し SOT-363 パッケージを置いた時のピン ない様に、十分に小さく選ばれていま の位置を表しています。 す。リフロー領域での最大温度（TMAX） は 235℃を超えてはいけません。 GaAs MMICを取り扱う際 は静電気放電（ESD）に対 して注意が必要です。 IAM-91563 は高エネルギーの ESD にさ らされると永久的な損傷を受ける事が あります。数千ボルト（これくらいの 静電気は、人体や測定機器にすぐに蓄 積されます）にチャージされた静電気 が気づかないうちに放電される事があ り、特性の劣化や故障の原因となりま す。IAM-91563はESD Class 1のデバイ スです。従って、このデバイスを ESD により破壊しないために、取り扱い、検 0.026 これらのパラメータは IAM-91563 の実 装工程における標準的なもので、一般 0.075 静電気に対する感受性 査及び実装の際にはESDに対する適切 な対策を行なって下さい。 的に、回路基板と部品は半田を均一に リフローさせるために最低限必要な温 度と時間で実装を終える様にします。 0.035 0.016 250 TMAX SMTデバイスの実装 表面実装部品の実装には、材質、プロ セス及び装置等に関する多くの要因が 影響します。例えば、加熱方法（IR 又 は気相リフロー、ウェーブ半田等） 、回 200 TEMPERATURE (°C) Figure 35. PCB Pad Layout (dimensions in inches). 150 Reflow Zone 100 Preheat Zone Cool Down Zone 50 路基板の材質、導体の厚さとパターン、 半田の組成及び部品の熱伝導性と熱容 量等です。 SOT-363 の様な小さなパッ 0 60 0 IAM-91563 の実装には、図 36 の様な時 180 240 TIME (seconds) ケージは、大きなパッケージに比べて 早く半田リフロー温度に達します。 120 Figure 36. Surface Mount Assembly Profile. 間−温度プロファイルを用いる事がで きます。このプロファイルは IR リフ ロー・タイプの表面実装工程のもので す。 13 88759/07-PM6.0J-03 Page 13 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC 300 Package Dimensions Package Characteristics Outline 63 (SOT-363/SC-70) Lead Material ............................. Copper Lead Finish ................. Tin-Lead 85/15% 1.30 (0.051) REF. Maximum Soldering Temperature PACKAGE MARKING CODE & DATE CODE ................... 260°C for 5 seconds Minimum Lead Strength 2.20 (0.087) 2.00 (0.079) 1.35 (0.053) 1.15 (0.045) XXY .............................. 2 pounds pull Typical Package Inductance ......... 2 nH Typical Package Capacitance ............ 0.08 pF (opposite leads) 0.650 BSC (0.026) 0.425 (0.017) TYP. 2.20 (0.087) 1.80 (0.071) 0.10 (0.004) 0.00 (0.00) 0.30 REF. 1.00 (0.039) 0.80 (0.031) 0.25 (0.010) 0.15 (0.006) 10° 0.20 (0.008) 0.10 (0.004) 0.30 (0.012) 0.10 (0.004) DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS (INCHES) Part Number Ordering Information Part Number IAM-91563-TR1 IAM-91563-BLK No. of Devices 3000 100 Container 7" Reel antistatic bag Tape Dimensions and Product Orientation For Outline 63 (SC-70 6 Leads) Device Orientation REEL END VIEW TOP VIEW 4 mm CARRIER TAPE 8 mm 91Y 91Y 91Y 91Y USER FEED DIRECTION COVER TAPE 注： “Y”はデートコードを表します 14 88759/07-PM6.0J-03 Page 14 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC Tape Dimensions and Product Orientation, Continued For Outline 63 (SC-70 6Leads) P2 D P Tt (COVER TAPE THICKNESS) P0 E 5° MAX. F W C D1 t1 (CARRIER TAPE THICKNESS) B0 K0 8° MAX. A0 DESCRIPTION SYMBOL SIZE (mm) SIZE (INCHES) CAVITY LENGTH WIDTH DEPTH PITCH BOTTOM HOLE DIAMETER A0 B0 K0 P D1 2.24 ± 0.10 2.34 ± 0.10 1.22 ± 0.10 4.00 ± 0.10 1.00 + 0.25 0.088 ± 0.004 0.092 ± 0.004 0.048 ± 0.004 0.157 ± 0.004 0.039 + 0.010 PERFORATION DIAMETER PITCH POSITION D P0 E 1.55 ± 0.05 4.00 ± 0.10 1.75 ± 0.10 0.061 ± 0.002 0.157 ± 0.004 0.069 ± 0.004 CARRIER TAPE WIDTH THICKNESS W t1 8.00 ± 0.30 0.255 ± 0.013 0.315 ± 0.012 0.010 ± 0.0005 COVER TAPE WIDTH TAPE THICKNESS C Tt 5.4 ± 0.10 0.062 ± 0.001 0.205 ± 0.004 0.0025 ± 0.00004 DISTANCE CAVITY TO PERFORATION (WIDTH DIRECTION) F 3.50 ± 0.05 0.138 ± 0.002 CAVITY TO PERFORATION (LENGTH DIRECTION) P2 2.00 ± 0.05 0.079 ± 0.002 15 88759/07-PM6.0J-03 Page 15 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC 当社半導体部品のご使用にあたって 仕様及び仕様書に関して ・本仕様は製品改善および技術改良等により予告なく変更する場合があります。ご使用の際には最 新の仕様を問い合わせの上、用途のご確認をお願いいたします。 ・本仕様記載内容を無断で転載または複写することは禁じられております。 ・本仕様内でご紹介している応用例（アプリケーション）は当社製品がご使用できる代表的なもの です。ご使用において第三者の知的財産権などの保証または実施権の許諾に対して問題が発生し た場合、当社はその責任を負いかねます。 ・仕様書はメーカとユーザ間で交わされる製品に関する使用条件や誤使用防止事項を言及するもの です。仕様書の条件外で保存、使用された場合に動作不良、機械不良が発生しても当社は責任を 負いかねます。ただし、当社は納品後 1 年以内に当社の責任に帰すべき理由で、不良或いは故障 が発生した場合、無償で製品を交換いたします。 ・仕様書の製品が製造上および政策上の理由で満足できない場合には変更の権利を当社が有し、そ の交渉は当社の要求によりすみやかに行われることとさせて頂きます。なお、基本的に変更は3ヶ 月前、廃止は 1 年前にご連絡致しますが、例外もございますので予めご了承ください。 ご使用用途に関して ・当社の製品は、一般的な電子機器（コンピュータ、OA 機器、通信機器、AV 機器、家電製品、ア ミューズメント機器、計測機器、一般産業機器など）の一部に組み込まれて使用されるものです。 極めて高い信頼性と安全性が要求される用途（輸送機器、航空・宇宙機器、海底中継器、原子力 制御システム、生命維持のための医療機器などの財産・環境もしくは生命に悪影響を及ぼす可能 性を持つ用途）を意図し、設計も製造もされているものではありません。それゆえ、本製品の安 全性、品質および性能に関しては、仕様書（又は、カタログ）に記載してあること以外は明示的 にも黙示的にも一切の保証をするものではありません。 回路設計上のお願い ・当社は品質、信頼性の向上に努力しておりますが、一般的に半導体製品の誤動作や、故障の発生 は避けられません。本製品の使用に附随し、或いはこれに関連する誤動作、故障、寿命により、 他人の生命又は財産に被害や悪影響を及ぼし、或いは本製品を取り付けまたは使用した設備、施 設または機械器具に故障が生じ一般公衆に被害を起こしても、当社はその内容、程度を問わず、 一切の責任を負いかねます。 お客様の責任において、装置の安全設計をお願いいたします。 16 88759/07-PM6.0J-03 Page 16 2001.04.26, 12:03 PM Adobe PageMaker 6.0J/PPC