I-Laboratory 회로실험실 ~ RFDH version ~
[실험6] MGA-87563을 이용한 LNA (2~3GHz)

1. 실험 6에 대해

마침 개발중인 제품의 측정 평가를 위해, 2~3GHz의 LNA가 필요한 관계로 수중에 있던 에질런트사의 MMIC로 제작해보았습니다. 설계에 사용된 MMIC의 특징은 아래와 같습니다.

  ◇ MGA-87536 (0.5 ~ 4GHz, 3V 저전류 GaAs MMIC LNA)
  ◇ 특징
        - 잡음지수 : 1.6dB(표준)@2.4GHz
        - 이득 : 12.5dB(표준)@2.4GHz
        - 3V 단일전원 (4.5mA 표준)
        - 초소형 플라스틱 패키지

데이터 시트는 애질런트 테크놀러지사의 홈페이지에서 입수할 수 있습니다. 데이터 시트에는 MGA-87563의 application이 자세하게 실려있으니 참고하시기 바랍니다.

목표 성능 : Gain > 10dB , NF < 2dB , VSWR < 2

2. 시뮬레이션

데이터 시트에 기재된 S 파라미터와 잡음 파라미터를 이용하여 시뮬레이션한 회로와 그 결과를 아래에 나타내었습니다.

<그림 1> 시뮬레이션용 설계회로

출력측의 51Ω+10nH 부분은 저주파대의 안정성을 향상시키기 위해 삽입한 것입니다. (데이터 시트에 자세히 설명되어 있습니다) 이 R+L 회로를 삽입하지 않으면 저주파대역의 K(안정도계수)가 1 이하가 되어 버리지요.

<그림 2> VSWR

<그림 3> Gain

<그림 4> NF

3. 제작 및 측정

1.5cm X 2cm의 테프론 기판 위에 패턴을 대략 연필로 그려놓고, 그려놓은 선을 따라 커터로 동판의 불필요한 부분을 벗겨내는 원시적인 방법으로 패턴을 작성했습니다.(^^;)

위의 <그림 1>의 회로에 전원 라인부를 추가하여 전체 회로를 제작하였으며, R,L,C의 수동소자는 모두 1005 크기의 소자를 사용하였습니다. 측정 결과, 별다른 튜닝 없이도 시뮬레이션 결과와 같은 경향(주파수 특성면에서)의 결과를 얻었습니다. 튜닝을 해보았지만 이 회로구성에서는 설계치에 사용된 값이 가장 좋은 특성이었습니다. 아래에 측정결과와 실물의 사진을 나타내었습니다.

★ NF의 측정에서는 별도의 필터를 사용해야 하는데, 이번 결과에서는 필터가 없어서 측정을 못하였습니다. 대신 다른 측정값이 시뮬레이션 결과와 거의 일치하고 있기 때문에, NF 도 시뮬레이션에 가까운 결과를 얻을 수 있었으리라 추측합니다. ;-)

<그림 5> 제작된 회로

<그림 6> Input VSWR

<그림 7> Output VSWR

<그림 8> Gain

<그림 9> 제작된 회로의 외관 (너무 작아서 죄송;;)

4. 여러분도 만들어 보세요

부품만 있다면 기판제작과 조립까지 1시간이면 만들어지는 듯 합니다. 1608 크기의 수동소자들을 사용한다해도 1.5cm x 2cm 정도 크기의 기판이면 충분할 것입니다.

MGA-87536은 입출력 정합이 어느정도 확보되어 있고 바이어스 회로도 내장되어 있는 MMIC이기 때문에, 외부에 달아야 할 부품이 적어서 사용이 쉬운 듯 합니다. ^^