Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Mục Lục Phần 1:Thông tin vệ tinh Chương 1: Tổng Quan Về Thông Tin Vệ Tinh Giới thiệu Vệ tinh thông tin - Các hệ thống thông tin vệ tinh 10 3.1 Hệ thống thông tin quốc tế 10 3.2 Hệ thống thông tin khu vực - 11 Quỹ đạo vệ tinh - 12 4.1 Vệ tinh địa tĩnh GEO(Geostationary Eart Orbit) 13 4.2 Vệ tinh quỹ đạo thấp LEO( Low Earth Orbit) - 13 4.3 Vệ tinh quỹ đạo trung MEO( Medium Earth Orbit) 13 4.4 Vệ tinh quĩ đạo cao High eliptical Orbit ( HEO ) 13 Vị trí vệ tinh 14 Tần số thông tin vệ tinh 18 Sự suy hao tạm âm thông tinh vệ tinh - 19 7.1 Các loại suy hao - 20 7.1.1 Suy hao không gian tự - 20 7.1.2 Suy hao tầng đối lưu 20 7.1.3 Suy hao tầng điện ly 21 7.1.4 Suy hao thời tiết - 21 7.1.5 Suy hao đặt anten không - 21 7.1.6 Suy hao phân cực không đối xứng - 21 7.2 Các loại tạp âm 21 7.2.1 Nhiệt tạp âm hệ thống - 21 7.2.2 Công suất tạp âm hệ thống 23 7.3 Can nhiễu khác tuyến 24 Chương : Kỹ Thuật Thu Và Phát Anten Cấu hình chung trạm mặt đất - 26 1.1 Cấu hình chức 27 1.2 Các công nghệ quan trọng trạm mặt đất - 27 Công nghệ máy phát 28 2.1 Máy phát công suất cao 28 2.2 Phân loại khuếch đại công suất cao 29 2.3 Cấu hình dự phịng cho khuếch đại công suất cao - 30 2.4 Méo xuyên điều chế - 31 Công nghệ máy thu - 31 3.1 Bộ khuếch đại tạp âm thấp (Low Noise Amplifiers – LNA) - 31 3.2 Hệ số tạp âm - 32 3.3 Các loại khuếch đại tạp âm thấp - 33 3.3.1 Khuếch đại thông số 33 3.3.2 Khuếch đại GaAs-FET - 34 3.3.3 HEMT: 34 SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Cấu hình dự phịng khuếch đại tạp âm thấp - 36 Bộ chuyển đổi nâng tần hạ tầng 36 Cơng nghệ đặc tính anten - 37 6.1 Yêu cầu hoạt động anten thông tin vệ tinh - 37 6.2 Phân cực sóng 37 6.2.1 Phân cực thẳng 37 6.2.2 Sóng phân cực trịn - 38 6.3 Các loại anten 39 6.3.1 Anten parabon, có sơ cấp đặt tiêu điểm 39 6.3.2 Anten Cassegarain 39 6.3.3 Anten lệch bù 39 Phần : Khuếch Đại Siêu Cao Tần Lý Thuyết Khuếch Đại 41 1.1 1.2 Điều Kiện ổn định mạch siêu cao tần 41 Phối hợp trở kháng vào cho mạch khuếch đại 45 Giới thiệu phầm mềm 48 2.1 Tạo Project 48 2.2 Tính tốn vi dãi ta dùng chương trình Linecalc 49 2.3 Thiết kế mạch sử dụng đường truyền bi giải ADS 51 Mơ Phỏng tính tốn 56 3.1 Tính tốn 57 3.2 Mô 74 Phụ Lục Bảng Viết Tắt 78 Tài Liệu Tham Khảo 79 Datasheet 80 SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Lời Cảm Ơn Để hoàn thành đề tài luận văn trước hết em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Tôn Đức Thắng, thầy cô môn Khoa Điện tạo điều kiện cho em học tập truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu năm học qua Sau lời cảm ơn sâu sắc đến cô Phan Hồng Phương người trực tiếp định hướng dẫn em nghiên cứu đề tài mẻ so với kiến thức em học trường, giúp em mở rộng thêm tầm hiểu biết Một lần em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Sinh viên thực Chu Nguyễn Tuấn Khôi SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Lời Nói Đầu Kỹ thuật siêu cao tần lĩnh vực đặc thù ngành Điện tử_Viễn thông, vấn đề sở quan trọng nhà nghiên cứu,thiết kế phát triển kỹ thuật Kỹ thuật cao tần ứng dụng phân tích thiết kế thiết bị dùng tuyến thông tin : thông tin vi ba ,thông tin vệ tinh,thông tin di động ,v.v khảo sát tượng ghép nối,đặc tính chọn lọc theo tần số thiết bị hoạt động tần số siêu cao Do ứng dụng hữu ích kiến thức kỹ thuật siêu cao tần cần thiết cho kỹ sư viễn thông nên chúng em chọn “Mạch Khuếch Đại Siêu Cao Tần” để làm đề tài luận văn Phần nội dung đề tài phân bố sau : Phần : Tìm hiểu tổng quan Hệ thống thơng tin vệ tinh, phần tìm hiểu phương thức truyền thông tin thiết bị công nghệ sử dụng vệ tinh thông tin Phần : Lý thuyết khuếch đại siêu cao tầng thực thiết kế mô mạch siêu cao tần phần mền ADS SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Phần 1: THƠNG TIN VỆ TINH Chương 1: Tổng Quan Về Thơng Tin Vệ Tinh Giới thiệu Thông tinh vệ tin trở thành phương tiện thông tin phổ biến đa dạng Nó thể từ chảo anten truyền hình gia đình hệ thống thơng tin tồn cầu,truyền khối lượng số liệu lưu lượng thoại lớn với chương trình truyền hình Vì vệ tinh phủ sóng cho vùng rộng lớn trái đất, nên phát đáp vệ tinh cho phép nối mạng nhiều trạm mặt đất từ vùng địa lý cách xa trái đất Các vệ tinh đảm bảo đường truyền thông tin cho vùng dân cư xa xôi hẻo lánh mà phương tiện thông tin khác khó đạt đến Sóng vơ tuyến điện phát từ vệ tinh quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh phủ 1/3 tồn bề mặt trái đất Vì trạm mặt đất vùng thơng tin trực tiếp với trạm mặt đất khác vùng qua vệ tinh thông tin Kỹ thuật sử dụng vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất việc tăng hiệu sử dụng tới cực đại gọi đa truy nhập Trong đa truy nhập cần cho sóng vơ tuyến điện phát từ trạm mặt đất riêng lẻ can nhiểu Cần phải phân chia tần số, thời gian khơng gian sóng vơ tuyến cần thiết để truyền tin tức thông tin phân phối tần số khe thời gian khơng gian chia thích hợp cho trạm mặt đất SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Các thơng tin phân loại :  Thông tin dùng cáp đông trục cáp sợi quang  Thông tin vô tuyến dùng sóng tuyến điện Các đặc điểm thơng tin vệ tinh :  Có khả đa truy nhập  Vùng phủ sóng rộng  Ổn định cao ,chất lượng v khả cao thơng tin băng rộng  Có thể ứng dụng cho thơng tin di động  Hiệu kinh tế cao thông tin đường di,xuyên lục địa Các dịch vụ vệ tinh cung cấp bao gồm:  Các dịch vụ vệ tinh cố định (FSS)  Các dịch vụ vệ tinh quảng bá (BSS)  Các dịch vụ vệ tinh di động (MSS)  Các dịch vụ vệ tinh đạo hàng  Các dịch vụ vệ tinh khí tượng Từng phân loại lại chia thành phân nhóm dịch vụ, chẳng hạn dịch vụ vệ tinh cố dịnh cung cấp đường truyền cho mạng điện thoại có tín hiệu truyền hình cho hãng TV cáp để phân phối hệ thống cáp Các dịch vụ vệ tinh quảng bá có mục đích chủ yếu phát quảng bá trực tiếp đến gia SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp đình,được gọi vệ tinh quảng bá trực tiếp(DBS: Direct Broadcast Satellite) Các dịch vụ vệ tinh di động bao gồm: di động mặt đất,di động biển di động máy bay Các dịch vụ vệ tinh đạo hàng bao gồm: hệ thống định vị tồn cầu,và dịch vụ vệ tinh khí tượng thường cung cấp dịch vụ tìm kiếm cứu hộ Vệ tinh thông tin Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm phần : - Phần không vệ tinh thiết bị liên quan - Phần mặt đất bao gồm trạm mặt đất Vệ tinh thu phát sóng vơ tuyến điện sau phóng vào vũ trụ, vệ tinh khuếch đại sóng vơ tuyến điện nhận từ trạm mặt đất phát lại sóng vơ tuyến điện đến trạm mặt đất khác.Thực chất kỹ thuật thông tin vệ tinh kỹ thuật truyền dẫn mà mơi trường truyền dẫn không gian vũ trụ với khoảng cách đường truyền dài Hình vẽ ví dụ đơn giản liên lạc hai trạm mặt đất: SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Cấu trúc vệ tinh: Có loại cấu trúc Cân xoay (Spin Stabilized): vệ tinh với phần thân xoay tròn nhằm tạo cân hồi chuyển (gyroscopic) Cân trục (3-Axis Stabilized): kĩ thuật để giữ phần thân vệ tinh nằm theo hướng cố định so với trái đất Vệ tinh khơng quay Ngồi phần chính, vệ tinh cịn có hệ thống phụ : Hệ thống phụ Payload: Xác định nhiệm vụ, ứng dụng, kích thứơc, dung lượng vệ tinh Khuếch đại tín hiệu yếu nhận từ trạm mặt đất lên mức EIRP phù hợp cho việc phát lại đến khu vực mong muốn mặt đất Hệ thống phụ Bus: Hỗ trợ cho hệ thống phụ Payload hoạt động, mặt như: điều khiển hướng, tư thế, cân vệ tinh, điều khiển điện, nhiệt, bảo vệ vệ tinh khỏi lực momen tác động từ bên MEASAT MeaSat (Malaysia East Asia Satellite) loại vệ tinh cân xoay, model HS376 Nó có hình trụ với pin mặt trời xung quanh thân SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Measat gồm phần đặc trưng: Phần payload phát khoảng 40% công suất, 1200W cách sử dụng pin mặt trời, phần thứ anten có độ lợi cao, trọng lượng nhẹ, phần đẩy tên lửa đôi thay cho đẩy tên lửa đơn ASIASAT 3S:  AsiaSat 3S vệ tinh model Boeing 601HP, định vị 105.5 độ đông, thời gian vận hành 15 năm  Nó mang 28 phát đáp 36MHz băng tần C 16 phát đáp tuyến tính cơng suất cao băng Ku Chùm tín hiệu băng tần C với 15W bao phủ châu Á, Trung Đông, C.I.S châu Úc Cũng có chùm băng Ku trộn lẫn, phát công suất 140W cung cấp cho vùng Đông Á Nam Á  Các phát đáp vệ tinh chuyển mạch được, giúp cho việc kết nối mạng linh hoạt SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa: Điện- Điện Tử Luận Văn Tốt Nghiệp Các hệ thống thông tin vệ tinh 3.1 Hệ thống thông tin quốc tế Intelsat (International Telecommunications Satellite Organization): Là tổ chức quốc tế (Tổ chức vệ tinh thông tin quốc tế) cung cấp dịch vụ thơng tin vệ tinh phạm vi tồn cầu, dựa sở thương mại đồng thời hệ thống toàn cầu mở cửa cho quốc gia khơng phân biệt hệ thống trị trình độ phát triển kinh tế Intelsat phân chia toàn giới ba khu vực phủ sóng tất vùng để cung cấp dịch vụ đến tất nơi xa xôi hẻo lánh giới Ba vùng là: Vùng Đại Tây Dương, vùng Ấn Độ Dương vùng Thái Bình Dương Một vài đặc điểm tổ chức Intelsat: - Tư cách hội viên nước gồm có hai: phủ tổ chức khai thác thông tin SV : Chu Nguyễn Tuấn Khôi MS: 910447D Trang 10 2–16 GHz Low Noise Gallium Arsenide FET Technical Data ATF-13736 Features Description • Low Noise Figure: 1.8␣ dB Typical at 12␣ GHz The ATF-13736 is a high performance gallium arsenide Schottkybarrier-gate field effect transistor housed in a cost effective microstrip package Its noise figure makes this device appropriate for use in the gain stages of low noise amplifiers operating in the 2-16 GHz frequency range • High Associated Gain: 9.0␣ dB Typical at 12␣ GHz • High Output Power: 17.5␣ dB Typical at 12␣ GHz • Cost Effective Ceramic Microstrip Package • Tape-and-Reel Packaging Option Available[1] 36 micro-X Package This GaAs FET device has a nominal 0.3 micron gate length with a total gate periphery of 250␣ microns Proven gold based metallization systems and nitride passivation assure a rugged, reliable device Electrical Specifications, TA = 25°C Symbol NFO GA P1 dB Parameters and Test Conditions Optimum Noise Figure: VDS = 2.5 V, IDS = 20 mA Gain @ NFO: VDS = 2.5 V, IDS = 20 mA G1 dB Power Output @ dB Gain Compression: VDS = V, IDS = 40 mA dB Compressed Gain: VDS = V, IDS = 40 mA gm Transconductance: VDS = 2.5 V, VGS = V IDSS Saturated Drain Current: VDS = 2.5 V, VGS = V VP Pinch-off Voltage: VDS = 2.5 V, IDS = mA Units Min Typ Max f = 8.0 GHz f = 12.0 GHz f = 14.0 GHz f = 8.0 GHz f = 12.0 GHz f = 14.0 GHz dB dB dB dB dB dB f =12.0 GHz dBm 17.5 f = 12.0 GHz dB 8.5 8.0 1.5 1.8 2.1 11.5 9.0 7.0 2.2 mmho 25 55 mA 40 50 90 V -4.0 -1.5 -0.5 Note: Refer to PACKAGING section “Tape-and-Reel Packaging for Surface Mount Semiconductors” 5-39 5965-8722E ATF-13736 Absolute Maximum Ratings Symbol VDS VGS VGD IDS PT TCH TSTG Parameter Drain-Source Voltage Gate-Source Voltage Gate-Drain Voltage Drain Current Power Dissipation [2,3] Channel Temperature Storage Temperature[4] Absolute Maximum[1] +5 -4 -6 IDSS 225 175 -65 to +175 Units V V V mA mW °C °C θjc = 400°C/W; TCH = 150°C 1␣ µm Spot Size[5] Thermal Resistance: Liquid Crystal Measurement: Part Number Ordering Information Part Number Devices Per Reel Reel Size ATF-13736-TR1 ATF-13736-STR 1000 10 7" strip Notes: Permanent damage may occur if any of these limits are exceeded TCASE TEMPERATURE = 25°C Derate at 2.5 mW/°C for TCASE > 85°C Storage above +150°C may tarnish the leads of this package making it difficult to solder into a circuit After a device has been soldered into a circuit, it may be safely stored up to 175°C The small spot size of this technique results in a higher, though more accurate determination of θjc than alternate methods See MEASUREMENTS section for more information ATF-13736 Noise Parameters: VDS = 2.5 V, IDS = 20 mA Γopt Freq GHz NFO dB Mag Ang RN/50 4.0 6.0 8.0 12.0 14.0 1.1 1.3 1.5 1.8 2.1 71 55 46 50 52 102 147 -144 -40 -2 10 07 19 88 1.17 ATF-13736 Typical Performance, TA = 25°C 25 16 25 2.0 1.5 20 MSG MSG 15 MAG 10 NFO GAIN (dB) NFO (dB) 10 20 GAIN (dB) 12 GA GA (dB) 14 15 MAG MSG 10 |S21|2 |S21|2 1.0 5 0.5 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 FREQUENCY (GHz) Figure Optimum Noise Figure and Associated Gain vs Frequency VDS = 2.5V, IDS = 20 mA, TA = 25°C 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 16.0 FREQUENCY (GHz) Figure Insertion Power Gain, Maximum Available Gain and Maximum Stable Gain vs Frequency VDS = 2.5 V, IDS = 20 mA 5-40 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 16.0 FREQUENCY (GHz) Figure Insertion Power Gain, Maximum Available Gain and Maximum Stable Gain vs Frequency VDS = 2.5 V, IDS = 20 mA Typical Scattering Parameters, Common Emitter, Z O = 50 Ω, TA = 25°C, VDS = 2.5 V, IDS␣ =␣ 20 mA Freq GHz 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 S11 Mag .94 86 84 77 68 59 54 56 58 60 64 68 70 72 74 Ang -46 -70 -90 -110 -135 -170 149 112 86 63 39 20 -1 -17 dB 11.0 10.2 9.8 9.6 9.9 9.9 9.5 8.8 8.1 7.6 7.0 6.4 6.0 5.2 4.6 S21 Mag 3.56 3.23 3.08 3.02 3.14 3.13 2.99 2.75 2.53 2.41 2.24 2.08 1.99 1.83 1.70 Ang 128 109 91 69 51 24 -1 -22 -43 -66 -90 -106 -130 -145 -177 dB -26.4 -25.2 -23.1 -20.9 -19.3 -18.0 -17.6 -16.9 -16.4 -16.5 -17.1 -17.6 -18.0 -18.2 -18.4 S12 Mag .048 055 070 090 109 126 132 143 152 149 140 132 126 123 120 S22 Ang 55 40 31 18 -12 -27 -43 -58 -73 -81 -90 -97 -111 -129 Mag .59 57 56 52 47 39 30 19 11 09 15 19 19 15 11 Ang -36 -47 -55 -63 -75 -92 -112 -121 -140 92 47 21 -3 -26 -34 Typical Scattering Parameters, Common Emitter, Z O = 50 Ω, TA = 25°C, VDS = V, IDS␣ =␣ 40 mA Freq GHz 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 S11 Mag .88 76 68 56 42 37 47 57 63 69 77 82 85 83 81 Ang -44 -68 -90 -113 -145 161 116 90 70 51 33 21 13 -17 dB 13.5 13.0 12.4 12.0 11.8 11.5 10.5 9.4 8.9 7.9 7.1 6.0 5.4 4.8 4.4 S21 Mag 4.73 4.47 4.19 4.00 3.90 3.74 3.36 2.96 2.77 2.47 2.26 2.00 1.86 1.73 1.65 Ang 130 107 86 66 44 20 -3 -23 -41 -63 -82 -101 -117 -134 -154 A model for this device is available in the DEVICE MODELS section 5-41 dB -26.4 -24.9 -22.5 -21.0 -19.8 -18.6 -17.9 -17.2 -17.4 -17.7 -18.0 -18.6 -19.2 -19.7 -19.8 S12 Mag .048 057 075 089 102 117 128 138 135 131 126 118 110 104 102 S22 Ang 64 52 39 32 21 -5 -19 -28 -39 -52 -65 -75 -83 -103 Mag .67 61 57 52 44 31 17 05 06 17 26 35 39 41 42 Ang -28 -39 -46 -52 -61 -75 -95 -143 128 100 75 62 54 49 41 36 micro-X Package Dimensions 2.15 (0.085) SOURCE 2.11 (0.083) DIA 137 DRAIN GATE SOURCE 1.45 ± 0.25 (0.057 ± 0.010) 0.56 (0.022) 2.54 (0.100) 0.508 (0.020) 0.15 ± 0.05 (0.006 ± 0.002) 4.57 ± 0.25 0.180 ± 0.010 Notes: Dimensions are in millimeters (inches) Tolerances: in xxx = ± 0.005 mm xx = ± 0.13 5-42 1.5 – 18 GHz Surface Mount Pseudomorphic HEMT Technical Data ATF-36163 Features Surface Mount Package • Low Minimum Noise Figure: dB Typical at 12 GHz 0.6 dB Typical at GHz • Associated Gain: 9.4 dB Typical at 12 GHz 15.8 dB Typical at GHz • Maximum Available Gain: 11 dB Typical at 12 GHz 17 dB Typical at GHz • Low Cost Surface Mount Small Plastic Package • Tape-and-Reel Packaging Option Available SOT-363 (SC-70) Pin Connections and Package Marking • 12 GHz DBS Downconverters • GHz TVRO Downconverters • S or L Band Low Noise Amplifiers 36 SOURCE Applications DRAIN SOURCE GATE SOURCE SOURCE Note: Package marking provides orientation and identification Description The Hewlett-Packard ATF-36163 is a low-noise Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor (PHEMT), in the SOT-363 (SC-70) package When optimally matched for minimum noise figure, it will provide a noise figure of dB at 12 GHz and 0.6␣ dB at GHz 5-79 Additionally, the ATF-36163 has low noise-resistance, which reduces the sensitivity of noise performance to variations in input impedance match This feature makes the design of broad band low noise amplifiers much easier The performance of the ATF-36163 makes this device the ideal choice for use in the 2nd or 3rd stage of low noise cascades The repeatable performance and consistency make it appropriate for use in Ku-band Direct Broadcast Satellite (DBS) TV systems, C-band TV Receive Only (TVRO) LNAs, Multichannel Multipoint Distribution Systems (MMDS), X-band Radar detector and other low noise amplifiers operating in the 1.5 – 18 GHz frequency range This GaAs PHEMT device has a nominal 0.2 micron gate length with a total gate periphery (width) of 200 microns Proven gold-based metallization system and nitride passivation assure rugged, reliable devices 5965-4747E ATF-36163 Absolute Maximum Ratings[1] Symbol VDS VGS VGD ID PT Pin max TCH TSTG Parameter Drain - Source Voltage Gate - Source Voltage Gate Drain Voltage Drain Current Total Power Dissipation RF Input Power Channel Temperature Storage Temperature Absolute Maximum +3 -3 -3.5 Idss 180 +10 150 -65 to 150 Units V V V mA mW dBm °C °C Thermal Resistance: θch-c = 160°C/W Note: Operation of this device above any one of these parameters may cause permanent damage ATF-36163 Electrical Specifications TC = 25°C, ZO = 50 Ω, Vds = 1.5 V, Ids = 10 mA, (unless otherwise noted) Symbol NF G gm Idss Vp 10% BVGDO Parameters and Test Conditions Noise Figure[1] f =12.0 GHz Gain at NF[1] f = 12.0 GHz Transconductance VDS = 1.5 V, VGS = V Saturated Drain Current VDS = 1.5 V, VGS = V Pinchoff Voltage VDS = 1.5 V, IDS = 10% of Idss Gate Drain Breakdown Voltage IG = 30 µA Units dB dB mS mA V V Min 50 15 -1.0 Typ 1.2 10 60 25 -0.35 Max 1.4[1] 40 -0.15 -3.5 Note: Measured in a test circuit tuned for a typical device ATF-36163 Typical Parameters TC = 25°C, ZO = 50 Ω, Vds = V, Ids = 15 mA, (unless otherwise noted) Symbol Fmin Ga Parameters and Test Conditions Minimum Noise Figure (Γsource = Γopt) Associated Gain Gmax Maximum Available Gain[1] P1dB Output Power at dB Gain Compression under the power matched condition Gate to Source Voltage for IDS = 15 mA VGS f = GHz f = 12 GHz f = GHz f = 12 GHz f = GHz f = 12 GHz f = GHz f = 12 GHz VDS = 2.0 V Note: Gmax = MAG for K > and Gmax = MSG for K ≤ 1, which is shown on the S-parameters tables 5-80 Units dB dB dB dB dB dB dBm dBm V Typ 0.6 1.0 15.8 9.4 17.2 10.9 5 -0.2 ATF-36163 Typical Scattering Parameters, Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 1.5 V, ID = 10 mA S11 Mag 0.99 0.98 0.96 0.93 0.87 0.81 0.75 0.67 0.61 0.57 0.57 0.59 0.63 0.67 0.72 0.78 0.82 0.87 0.90 Ang -11 -22 -42 -61 -83 -106 -131 -158 176 143 108 76 50 26 -11 -24 -38 -52 dB 12.85 12.70 12.48 12.37 12.30 12.16 11.94 11.47 11.01 10.47 9.66 8.53 7.39 6.10 4.81 3.49 2.20 0.59 -1.63 S21 Mag 4.39 4.31 4.21 4.15 4.12 4.06 3.95 3.75 3.55 3.34 3.04 2.67 2.34 2.02 1.74 1.50 1.29 1.07 0.83 Ang 168 158 138 118 97 76 55 33 12 -10 -32 -54 -74 -93 -111 -128 -146 -164 178 dB -37.72 -31.70 -26.02 -22.73 -20.45 -18.71 -17.52 -16.77 -16.36 -15.97 -15.92 -16.48 -17.14 -18.27 -19.74 -21.41 -23.10 -25.04 -29.12 S12 Mag 0.01 0.03 0.05 0.07 0.10 0.12 0.13 0.15 0.15 0.16 0.16 0.15 0.14 0.12 0.10 0.09 0.07 0.06 0.04 Note: Gmax = MAG for K > and Gmax = MSG for K ≤ Rn/ZO 0.38 0.32 0.26 0.20 0.15 0.12 0.10 0.07 0.07 0.09 0.13 0.21 0.32 0.44 0.60 0.79 1.15 Gmax[1] dB 25.24 22.26 19.28 17.56 16.38 15.43 14.73 14.12 13.69 13.22 12.80 12.50 10.65 9.64 8.99 8.81 8.70 8.79 8.58 K — 0.11 0.17 0.24 0.33 0.43 0.51 0.58 0.69 0.79 0.85 0.91 0.99 1.07 1.18 1.30 1.38 1.44 1.46 1.80 2.4 24 2.0 20 1.6 16 1.2 12 0.8 0.4 10 12 14 16 18 0 FREQUENCY (GHz) Figure ATF-36163 Minimum Noise Figure and Associated Gain vs Frequency for VDS = 1.5 V, ID = 10 mA 24 20 16 GAIN (dB) Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 1.5 V, ID = 10 mA Freq Fmin Ga Γopt GHz dB dB Mag Ang 0.48 18.77 0.78 28 0.53 16.75 0.75 41 0.57 15.17 0.68 55 0.61 14.14 0.60 71 0.66 13.23 0.55 88 0.71 12.06 0.48 105 0.77 11.22 0.38 119 0.83 10.50 0.32 138 10 0.89 10.02 0.23 170 11 0.97 9.44 0.18 -141 12 1.05 8.92 0.20 -92 13 1.14 8.45 0.26 -46 14 1.24 8.12 0.36 -16 15 1.37 8.08 0.48 16 1.51 8.11 0.59 19 17 1.68 7.97 0.64 34 18 1.89 7.59 0.70 51 Fmin (dB) ATF-36163 Typical Noise Parameters S22 Mag Ang 0.51 -9 0.50 -18 0.48 -36 0.45 -53 0.40 -71 0.34 -92 0.27 -116 0.18 -144 0.10 174 0.12 93 0.22 53 0.33 28 0.41 0.49 -8 0.56 -22 0.63 -33 0.67 -43 0.73 -53 0.78 -65 Ang 79 71 55 40 23 -12 -30 -45 -61 -77 -93 -106 -119 -129 -138 -144 -151 -159 Ga (dB) Freq GHz 0.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 MSG MAG 12 |S21|2 0 10 12 14 16 18 FREQUENCY (GHz) Figure Maximum Available Gain, Maximum Stable Gain & Insertion Power Gain vs Frequency for VDS = 1.5 V, ID = 10 mA 5-81 ATF-36163 Typical Scattering Parameters, Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 1.5 V, ID = 15 mA S11 Mag 0.99 0.98 0.96 0.92 0.86 0.80 0.74 0.66 0.59 0.56 0.56 0.59 0.63 0.68 0.73 0.79 0.83 0.87 0.91 Ang -12 -22 -43 -63 -85 -108 -133 -160 173 141 106 74 49 25 -12 -25 -38 -53 dB 13.56 13.40 13.16 13.00 12.87 12.68 12.38 11.85 11.33 10.74 9.89 8.74 7.59 6.29 5.01 3.70 2.43 0.84 -1.33 S21 Mag 4.76 4.68 4.55 4.47 4.40 4.30 4.16 3.91 3.68 3.44 3.12 2.74 2.40 2.06 1.78 1.53 1.32 1.10 0.86 Ang 168 157 137 116 96 75 53 31 11 -11 -33 -54 -74 -93 -110 -127 -144 -163 180 dB -38.42 -32.40 -26.56 -23.22 -21.01 -19.25 -18.13 -17.39 -16.95 -16.54 -16.42 -16.83 -17.39 -18.42 -19.74 -21.31 -22.85 -24.73 -28.87 S12 Mag 0.01 0.02 0.05 0.07 0.09 0.11 0.12 0.14 0.14 0.15 0.15 0.14 0.14 0.12 0.10 0.09 0.07 0.06 0.04 Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 1.5 V, ID = 15 mA Freq Fmin Ga Γopt GHz dB dB Mag Ang 0.49 18.87 0.84 28 0.54 17.20 0.74 42 0.58 15.75 0.66 57 0.63 14.49 0.59 72 0.68 13.61 0.54 90 0.73 12.36 0.46 106 0.79 11.54 0.37 121 0.85 10.82 0.30 140 10 0.91 10.32 0.21 174 11 0.99 9.73 0.17 -133 12 1.07 9.22 0.20 -83 13 1.17 8.68 0.26 -40 14 1.27 8.41 0.38 -12 15 1.40 8.36 0.49 16 1.54 8.37 0.60 21 17 1.72 8.10 0.62 35 18 1.93 8.00 0.71 52 Rn/ZO 0.38 0.31 0.25 0.19 0.15 0.11 0.09 0.08 0.08 0.10 0.14 0.22 0.34 0.46 0.64 0.85 1.18 Ang 79 71 56 40 24 -11 -28 -42 -58 -73 -88 -102 -115 -124 -133 -139 -148 -155 Gmax[1] dB 25.82 22.86 19.87 18.13 16.94 15.98 15.25 14.62 14.14 13.63 13.16 11.78 10.62 9.72 9.15 8.99 8.93 9.06 8.92 K — 0.12 0.18 0.26 0.35 0.46 0.55 0.62 0.74 0.84 0.90 0.95 1.03 1.10 1.19 1.29 1.35 1.39 1.39 1.67 2.4 24 2.0 20 1.6 16 1.2 12 0.8 0.4 0 10 12 14 16 18 FREQUENCY (GHz) Figure ATF-36163 Minimum Noise Figure and Associated Gain vs Frequency for VDS = 1.5 V, ID = 15 mA 24 20 16 GAIN (dB) ATF-36163 Typical Noise Parameters Fmin (dB) Note: Gmax = MAG for K > and Gmax = MSG for K ≤ S22 Mag Ang 0.45 -9 0.45 -18 0.43 -36 0.40 -52 0.35 -70 0.28 -92 0.21 -116 0.13 -146 0.06 156 0.12 73 0.23 44 0.34 23 0.42 0.50 -10 0.57 -23 0.64 -34 0.68 -44 0.73 -54 0.78 -66 Ga (dB) Freq GHz 0.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 MSG 12 MAG |S21|2 0 10 12 14 16 18 FREQUENCY (GHz) Figure Maximum Available Gain, Maximum Stable Gain & Insertion Power Gain vs Frequency for VDS = 1.5 V, ID = 15 mA 5-82 ATF-36163 Typical Scattering Parameters, Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 2.0 V, ID = 10 mA S11 Mag Ang 0.99 -11 0.99 -22 0.96 -42 0.93 -62 0.87 -83 0.81 -106 0.75 -131 0.67 -157 0.60 176 0.57 144 0.56 109 0.58 77 0.62 50 0.67 26 0.72 0.78 -10 0.82 -24 0.87 -37 0.91 -52 dB 13.06 12.90 12.69 12.57 12.51 12.38 12.15 11.70 11.25 10.73 9.95 8.86 7.75 6.49 5.24 3.96 2.68 1.08 -1.16 S21 Mag 4.50 4.42 4.31 4.25 4.22 4.16 4.05 3.84 3.65 3.44 3.14 2.77 2.44 2.11 1.83 1.58 1.36 1.13 0.88 Ang 168 158 138 118 97 76 55 33 13 -10 -32 -53 -73 -93 -110 -128 -146 -165 177 dB -37.72 -32.04 -26.38 -22.97 -20.72 -18.94 -17.79 -17.08 -16.65 -16.25 -16.25 -16.77 -17.39 -18.56 -19.91 -21.51 -23.10 -24.88 -28.64 S12 Mag 0.01 0.03 0.05 0.07 0.09 0.11 0.13 0.14 0.15 0.15 0.15 0.15 0.14 0.12 0.10 0.08 0.07 0.06 0.04 Ang 79 71 56 40 23 -12 -30 -44 -60 -76 -91 -104 -117 -126 -134 -139 -147 -153 Note: Gmax = MAG for K > and Gmax = MSG for K ≤ K – 0.11 0.16 0.24 0.32 0.42 0.51 0.58 0.69 0.79 0.85 0.91 1.00 1.08 1.19 1.31 1.38 1.42 1.38 1.63 Gmax[1] dB 25.46 22.46 19.50 17.77 16.61 15.67 14.98 14.38 13.96 13.50 13.10 12.52 10.82 9.85 9.24 9.07 9.03 9.28 9.06 2.4 24 2.0 20 1.6 16 1.2 12 0.8 0.4 0 10 12 14 16 18 FREQUENCY (GHz) Figure ATF-36163 Minimum Noise Figure and Associated Gain vs Frequency for VDS = 2.0 V, ID = 10 mA 24 20 16 GAIN (dB) Rn/ZO 0.38 0.31 0.25 0.20 0.15 0.12 0.10 0.07 0.07 0.09 0.12 0.19 0.30 0.42 0.57 0.76 1.10 Fmin (dB) ATF-36163 Typical Noise Parameters Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 2.0 V, ID = 10 mA Freq Fmin Ga Γopt GHz dB dB Mag Ang 0.46 18.60 0.84 28 0.50 16.75 0.76 41 0.54 15.55 0.67 56 0.59 14.20 0.61 70 0.63 13.37 0.55 88 0.68 12.12 0.49 103 0.74 11.35 0.39 118 0.80 10.59 0.33 135 10 0.86 10.11 0.23 165 11 0.94 9.57 0.17 -145 12 1.02 9.08 0.18 -93 13 1.11 8.59 0.24 -47 14 1.22 8.30 0.34 -16 15 1.35 8.29 0.47 16 1.51 8.32 0.58 19 17 1.69 8.07 0.60 34 18 1.92 7.68 0.66 50 S22 Mag Ang 0.55 -9 0.55 -18 0.53 -35 0.50 -52 0.44 -70 0.38 -90 0.31 -112 0.21 -137 0.13 -168 0.10 115 0.18 61 0.29 32 0.37 12 0.46 -5 0.53 -19 0.60 -30 0.65 -40 0.71 -50 0.78 -63 Ga (dB) Freq GHz 0.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 MSG 12 MAG |S21|2 0 10 12 14 16 18 FREQUENCY (GHz) Figure Maximum Available Gain, Maximum Stable Gain & Insertion Power Gain vs Frequency for VDS = 2.0 V, ID = 10 mA 5-83 ATF-36163 Typical Scattering Parameters, Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = V, ID = 15 mA S11 Mag Ang 0.99 -12 0.98 -22 0.96 -43 0.92 -63 0.86 -85 0.79 -108 0.73 -133 0.65 -160 0.59 173 0.55 141 0.56 107 0.58 75 0.63 49 0.68 26 0.73 0.78 -11 0.83 -24 0.88 -38 0.91 -52 dB 13.85 13.70 13.45 13.29 13.16 12.96 12.67 12.13 11.63 11.06 10.23 9.11 8.00 6.75 5.49 4.22 2.99 1.42 -0.79 S21 Mag 4.93 4.84 4.70 4.62 4.55 4.45 4.30 4.04 3.81 3.57 3.25 2.86 2.51 2.17 1.88 1.63 1.41 1.18 0.91 Ang 168 157 137 117 96 75 53 32 11 -11 -32 -53 -73 -92 -110 -127 -145 -164 178 dB -38.42 -32.40 -26.74 -23.48 -21.31 -19.58 -18.42 -17.72 -17.27 -16.83 -16.77 -17.14 -17.72 -18.71 -20.00 -21.41 -22.73 -24.44 -27.96 S12 Mag 0.01 0.02 0.05 0.07 0.09 0.11 0.12 0.13 0.14 0.14 0.15 0.14 0.13 0.12 0.10 0.09 0.07 0.06 0.04 Ang 79 71 56 40 24 -10 -28 -42 -57 -72 -87 -99 -112 -121 -129 -135 -143 -149 Note: Gmax = MAG for K > and Gmax = MSG for K ≤ K – 0.12 0.17 0.26 0.35 0.46 0.55 0.62 0.75 0.84 0.90 0.96 1.04 1.11 1.20 1.30 1.35 1.36 1.31 1.50 Gmax[1] dB 26.10 23.11 20.13 18.40 17.22 16.26 15.54 14.93 14.46 13.95 13.50 11.93 10.85 10.00 9.45 9.30 9.31 9.56 9.44 2.4 24 2.0 20 1.6 16 1.2 12 0.8 0.4 0 10 12 14 16 18 FREQUENCY (GHz) Figure ATF-36163 Minimum Noise Figure and Associated Gain vs Frequency for VDS = V, ID = 15 mA 24 20 16 GAIN (dB) Rn/ZO 0.37 0.31 0.25 0.19 0.15 0.11 0.09 0.08 0.07 0.09 0.13 0.21 0.32 0.44 0.60 0.79 1.10 Fmin (dB) ATF-36163 Typical Noise Parameters Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 2.0 V, ID = 15 mA Freq Fmin Ga Γopt GHz dB dB Mag Ang 0.48 18.97 0.83 28 0.52 17.27 0.74 41 0.56 15.75 0.67 56 0.61 14.54 0.60 71 0.65 13.68 0.55 89 0.70 12.47 0.46 104 0.76 11.66 0.37 118 0.82 10.94 0.31 136 10 0.88 10.44 0.21 168 11 0.95 9.88 0.15 -137 12 1.03 9.38 0.18 -85 13 1.12 8.90 0.25 -41 14 1.23 8.63 0.36 -13 15 1.35 8.59 0.48 16 1.49 8.63 0.58 20 17 1.65 8.68 0.65 34 18 1.86 8.32 0.70 51 S22 Mag Ang 0.51 -9 0.50 -18 0.48 -35 0.45 -52 0.40 -69 0.33 -90 0.26 -112 0.17 -136 0.09 -171 0.09 93 0.19 51 0.30 27 0.38 0.47 -7 0.54 -20 0.61 -31 0.66 -41 0.72 -51 0.78 -63 Ga (dB) Freq GHz 0.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 MSG 12 MAG |S21|2 0 10 12 14 16 18 FREQUENCY (GHz) Figure Maximum Available Gain, Maximum Stable Gain & Insertion Power Gain vs Frequency for VDS = V, ID = 15 mA 5-84 ATF-36163 Typical “Off” Scattering Parameters, Common Source, ZO = 50 Ω,VDS = V, VGS␣ =␣ 0V Freq GHz 0.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Mag 0.998 0.993 0.99 0.98 0.96 0.94 0.92 0.89 0.86 0.84 0.83 0.83 0.85 0.86 0.87 0.90 0.93 0.93 0.93 S11 Ang -10 -20 -37 -55 -74 -95 -118 -142 -168 162 128 94 64 36 12 -8 -24 -39 -53 dB -46.02 -39.17 -32.77 -28.64 -25.35 -22.62 -20.45 -18.79 -17.02 -15.70 -14.85 -14.66 -14.85 -15.76 -17.14 -18.71 -20.45 -23.35 -27.96 S21 Mag 0.01 0.01 0.02 0.04 0.05 0.07 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.19 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.07 0.04 Ang 80 81 75 67 56 42 27 11 -6 -24 -44 -64 -83 -101 -116 -129 -140 -154 -161 dB -46.02 -39.17 -32.77 -28.64 -25.19 -22.50 -20.45 -18.71 -17.02 -15.70 -14.85 -14.66 -14.85 -15.76 -17.08 -18.71 -20.45 -23.10 -28.18 S12 Mag 0.01 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.19 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.07 0.04 S22 Ang 86 83 76 68 57 42 27 11 -5 -24 -44 -64 -83 -101 -115 -129 -140 -152 -161 Mag 0.703 0.701 0.70 0.71 0.73 0.74 0.75 0.77 0.78 0.81 0.83 0.84 0.85 0.87 0.89 0.89 0.90 0.90 0.90 Ang 170 160 139 119 99 81 63 46 30 16 -10 -22 -34 -44 -53 -62 -71 -81 ATF-36163 Typical “Off” Scattering Parameters, Common Source, ZO = 50 Ω, VDS = 2.0 V, VGS␣ =␣ -1.5V Freq GHz 0.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 S11 Mag 0.97 0.98 0.99 0.98 0.97 0.96 0.94 0.92 0.89 0.85 0.79 0.74 0.72 0.71 0.75 0.82 0.89 0.91 0.92 Ang -8 -16 -30 -43 -57 -72 -87 -103 -119 -136 -158 177 149 114 74 35 -21 -42 dB -34.89 -28.87 -22.85 -19.33 -16.71 -14.42 -12.62 -10.90 -9.60 -8.09 -6.73 -5.85 -5.71 -6.54 -8.95 -12.80 -18.49 -24.88 -27.54 S21 Mag 0.02 0.04 0.07 0.11 0.15 0.19 0.23 0.29 0.33 0.39 0.46 0.51 0.52 0.47 0.36 0.23 0.12 0.06 0.04 Ang 82 74 59 44 29 14 -2 -20 -37 -56 -79 -106 -136 -170 155 123 94 79 70 5-85 dB -34.89 -28.87 -22.97 -19.33 -16.71 -14.47 -12.65 -10.96 -9.63 -8.09 -6.73 -5.87 -5.71 -6.52 -8.92 -12.69 -18.20 -24.44 -27.96 S12 Mag 0.02 0.04 0.07 0.11 0.15 0.19 0.23 0.28 0.33 0.39 0.46 0.51 0.52 0.47 0.36 0.23 0.12 0.06 0.04 S22 Ang 81 73 59 44 30 14 -2 -20 -37 -56 -79 -106 -136 -170 156 123 95 84 69 Mag 0.999 0.998 0.995 0.98 0.97 0.95 0.94 0.92 0.89 0.83 0.79 0.75 0.73 0.74 0.79 0.85 0.90 0.91 0.90 Ang -7 -14 -29 -43 -57 -74 -91 -107 -125 -148 -174 156 123 86 50 18 -8 -30 -50 1.9 dB 1.4 dB 1.3 dB 1.2 dB 1.1 dB 9.5 dB 10.5 dB 11.5 dB Figure Smith Chart with Noise Figure and Available Gain Circles at 12 GHz, VDS = 1.5 V, ID = 10 mA Phase Reference Planes The positions of the reference planes used to measure SParameters and to specify Γopt for the Noise Parameters are shown in Figure 10 As seen in the illustration, the reference planes are located at the extremities of the package leads REFERENCE PLANES SOT-363 PCB Layout A PCB pad layout for the miniature SOT-363 (SC-70) package used by the ATF-36163 is shown in Figure 11 (dimensions are in inches) This layout provides ample allowance for package placement by automated assembly equipment The layout is shown with a nominal SOT-363 package footprint superimposed on the PCB pads 0.026 TEST CIRCUIT 0.075 Figure 10 Reference Planes 0.035 0.016 Figure 11 PCB Pad Layout (Dimensions in Inches) 5-86 Package Dimensions Outline 63 (SOT-363/SC-70) 1.30 (0.051) REF 2.20 (0.087) 2.00 (0.079) 1.35 (0.053) 1.15 (0.045) 0.650 BSC (0.025) 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° 0.30 (0.012) 0.10 (0.004) 0.20 (0.008) 0.10 (0.004) DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS (INCHES) Part Number Ordering Information Part Number ATF-36163-TR1 ATF-36163-BLK No of Devices 3000 100 Container 7" Reel antistatic bag 5-87 Device Orientation TOP VIEW REEL END VIEW mm mm 36 CARRIER TAPE 36 36 36 USER FEED DIRECTION COVER TAPE Tape Dimensions and Product Orientation For Outline 63 P P2 D P0 E F W C D1 t1 (CARRIER TAPE THICKNESS) Tt (COVER TAPE THICKNESS) K0 8° MAX A0 DESCRIPTION 5° MAX B0 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 5-88 This datasheet has been download from: www.datasheetcatalog.com Datasheets for electronics components