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XC2500M-30S

器件型号:XC2500M-30S
器件类别:微波射频   
厂商名称:Anaren
厂商官网:http://www.anaren.com/
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器件描述

3300 MHz - 3800 MHz RF/MICROWAVE DIRECTIONAL COUPLER, 0.2 dB INSERTION LOSS-MAX

3300 MHz - 3800 MHz 射频/微波定向耦合器, 0.2 dB 插入 最大损耗

参数

XC2500M-30S最大工作温度 85 Cel
XC2500M-30S最小工作温度 -55 Cel
XC2500M-30S最大输入功率 80 W
XC2500M-30S最大工作频率 3800 MHz
XC2500M-30S最小工作频率 3300 MHz
XC2500M-30S加工封装描述 0.400 X 0.200 INCH, ROHS COMPLIANT, SURFACE MOUNT PACKAGE-4
XC2500M-30S无铅 Yes
XC2500M-30S欧盟RoHS规范 Yes
XC2500M-30S状态 ACTIVE
XC2500M-30S最大电压驻波比 1.2
XC2500M-30S结构 COMPONENT
XC2500M-30S端子涂层 TIN
XC2500M-30S阻抗特性 50 ohm
XC2500M-30S最大插入损耗 0.2000 dB
XC2500M-30S微波射频类型 DIRECTIONAL COUPLER

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XC2500M-30S器件文档内容

                                                                                    Model XC2100A-20

                                                                                                                                                                                             Rev D

                                                                               20 dB Directional Coupler

t                                       Description
                                        The XC2100A-20 is a low profile, high performance 20dB directional
      Features:                         coupler in a new easy to use, manufacturing friendly surface mount
       2000 2300 MHz                 package. It is designed for UMTS and other 3G applications. The
       UMTS and other 3G               XC2100A-20 is designed particularly for power and frequency detection, as
       High Power                      well as for VSWR monitoring, where tightly controlled coupling and low
       Very Low Loss                   insertion loss is required. It can be used in high power applications up to
       Tight Coupling                  150 Watts.
       High Directivity
       Production Friendly             Parts have been subjected to rigorous qualification testing and they are
       Tape and Reel                   manufactured using materials with coefficients of thermal expansion (CTE)
       Available in Lead-Free (as      compatible with common substrates such as FR4, G-10, RF-35, RO4350,
                                        and polyimide. Available in both 5 of 6 tin lead (XC2100A-20P) and 6 of 6
           illustrated) or Tin-Lead     tin immersion (XC2100A-20S) RoHS compliant finishes.
       Reliable, FIT=0.41
                                        Electrical Specifications **

                                            Frequency       Mean                 Insertion               VSWR Directivity
                                                         Coupling                  Loss

                                            MHz                     dB           dB Max                  Max : 1          dB Min

                                            2000-2300 20.1 0.60                0.15                    1.15             23

                                            2110-2170 20.0 0.50                0.12                    1.12             25

                                            Frequency       Power                JC             Operating
                                            Sensitivity                                           Temp.
                                                         Avg. CW Watts           C/Watt
                                                dB Max                                                  C
                                                              120                  25
                                                0.12         150                  25            -55 to +95
                                                0.05                                            -55 to +95

                      **Specification based on performance of unit properly installed on Anaren Test Board 54606-0003 with small
                      signal applied. Specifications subject to change without notice. Refer to parameter definitions for details.

                      Top View (Near-Side)               Side View               Bottom View (Far-Side)

Pin 1                 .560.010             .060.120                   Pin 2    4X .040.004            Pin 1
                      [14.220.25]          [1.523.05]                            [1.020.10]

                                             Pin 2

      Orientation                           .350.010               .220.004                            GND
Marker Denotes                              [8.890.25]             [5.590.10]
                                                                                                         4X .059.004 SQ
               Pin 1                                                                                         [1.500.10]

Pin 4                 Denotes GND           Pin 3                   Pin 3        .430.004               Pin 4
                                                                                 [10.920.10]
                      Array Number

Dimensions are in Inches [Millimeters]                   *For RoHS Compliant Versions order with S suffix
XC2100A-20* Mechanical Outline                                      Tolerances are Non-Cumulative

                                                           Available on Tape     USA/Canada:                     (315) 432-8909
                                                         and Reel for Pick and     Toll Free:                    (800) 411-6596
                                                         Place Manufacturing.                                   +44 2392-232392
                                                                                    Europe:
Model XC2100A-20

      Rev D

Directional Coupler Pin Configuration
The XC2100A-20 has an orientation marker to denote Pin 1. Once port one has been identified the other ports are
known automatically. Please see the chart below for clarification:

                               20dB Coupler Pin Configuration

              Pin 1            Pin 2                      Pin 3     Pin 4
              Input            Direct                   Isolated  Coupled
              Direct           Input                    Coupled   Isolated

Note: The direct port has a DC connection to the input port and the coupled port has a DC connection to the
isolated port. For optimum performance use Pin 1 or Pin 2 as inputs.

USA/Canada:    (315) 432-8909  Available on Tape and
  Toll Free:   (800) 411-6596  Reel for Pick and Place
   Europe:    +44 2392-232392
                                    Manufacturing.
                                                                                                                              Model XC2100A-20

                                                                                                                                                                                                                       Rev D

Insertion Loss and Power Derating Curves

            Typical Insertion Loss Derating Curve for XC2100A-20                                                              Power Derating Curve for XC2100A-20

0                                                                                                                        225

                          typical insertion loss (f=2170MHz)                                                                  power handling at 2170MHz

-0.02                     typical insertion loss (f=2300MHz)                                                             200  power handling at 2300MHz

-0.04                                                                                                                    175

-0.06                                                                                                                    150

Ins ertion Los s (dB )-0.08
                                                                                                      P ow er (W atts )
                                                                                                                         125

-0.1

                                                                                                                         100

-0.12

-0.14                                                                                                                    75

-0.16                                                                                                                    50

-0.18                                                                                                                    25

-0.2        0 50 100 150 200 250 300 350                                                                                 0
  -100 -50         Temperature of the Part (C)                                                                           0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300

                                                                                                                                                  Base Plate Temperature (C)

Insertion Loss Derating:                                          Power Derating:

The insertion loss, at a given frequency, of a group of           The power handling and corresponding power derating
couplers is measured at 25C and then averaged. The               plots are a function of the thermal resistance, mounting
measurements are performed under small signal                     surface temperature (base plate temperature),
conditions (i.e. using a Vector Network Analyzer). The            maximum continuous operating temperature of the
process is repeated at 95C, 150C, and 200C. A best-            coupler, and the thermal insertion loss. The thermal
fit line for the measured data is computed and then               insertion loss is defined in the Power Handling section of
plotted from -55C to 300C.                                      the data sheet.

                                                                  As the mounting interface temperature approaches the
                                                                  maximum continuous operating temperature, the power
                                                                  handling decreases to zero.

                                                                    Available on Tape                                         USA/Canada:    (315) 432-8909
                                                                  and Reel for Pick and                                         Toll Free:   (800) 411-6596
                                                                  Place Manufacturing.                                                      +44 2392-232392
                                                                                                                                 Europe:
Model XC2100A-20

Rev D

Typical Performance (-55C, 25C and 95C): 2000-2300 MHz

                                  Return Loss for XC2100A-20 (Feeding Port 1)                                                             Return Loss for XC2100A-20 (Feeding Port 2)

                      0                                                              - 55C                                   0                                                              - 55C
                      -5                                                              25C                                    -5                                                              25C
                     -10                                                              95C                                   -10                                                              95C
                     -15                                                                                                     -15
R eturn Los s (dB )  -20                                                                                R eturn Los s (dB )  -20
                     -25                                                                                                     -25
                     -30    2050  2100  2150             2200                  2250          2300                            -30    2050  2100  2150             2200                  2250          2300
                     -35                                                                                                     -35
                     -40                                                                                                     -40
                     -45                                                                                                     -45
                     -50                                                                                                     -50
                      2000                                                                                                    2000

                                        Frequency (MHz)                                                                                         Frequency (MHz)

                                  Return Loss for XC2100A-20 (Feeding Port 3)                                                             Return Loss for XC2100A-20 (Feeding Port 4)

                      0                                                              - 55C                                   0                                                              - 55C
                      -5                                                              25C                                    -5                                                              25C
                     -10                                                              95C                                   -10                                                              95C
                     -15                                                                                                     -15
R eturn Los s (dB )  -20                                                                                R eturn Los s (dB )  -20
                     -25                                                                                                     -25
                     -30    2050  2100  2150             2200                  2250          2300                            -30    2050  2100  2150             2200                  2250          2300
                     -35                                                                                                     -35
                     -40                                                                                                     -40
                     -45                                                                                                     -45
                     -50                                                                                                     -50
                      2000                                                                                                    2000

                                        Frequency (MHz)                                                                                         Frequency (MHz)

USA/Canada:                        (315) 432-8909                              Available on Tape and
  Toll Free:                       (800) 411-6596                              Reel for Pick and Place
   Europe:                        +44 2392-232392
                                                                                    Manufacturing.
                                                                                                                                                   Model XC2100A-20

                                                                                                                                                                                                                                            Rev D

Typical Performance (-55C, 25C and 95C): 2000-2300 MHz

                                       Coupling for XC2100A-20 (Feeding Port 1)                                                              Transmission Loss for XC2100A-20 (Feeding Port 1)

                         -19                                                           - 55C                                          0                                                            - 55C
                        -19.2                                                           25C                                        -0.02                                                            25C
                        -19.4                                                           95C                                        -0.04                                                            95C
                        -19.6                                                                                                       -0.06
C oupling (dB )         -19.8                                                                        T rans m is s ion Los s (dB )  -0.08
                                                                                                                                     -0.1
                         -20     2050  2100  2150             2200               2250          2300                                 -0.12    2050  2100  2150             2200                  2250          2300
                        -20.2                                                                                                       -0.14
                        -20.4                                                                                                       -0.16
                        -20.6                                                                                                       -0.18
                        -20.8                                                                                                        -0.2

                         -21                                                                                                           2000
                           2000

                                             Frequency (MHz)                                                                                             Frequency (MHz)

                                 Insertion Loss for XC2100A-20 (Feeding Port 1)                                                                    Directivity for XC2100A-20 (Feeding Port 1)

                           0                                                         - 55C                                          0                                                                - 55C
                        -0.02                                                          25C                                          -5                                                                25C
                        -0.04                                                          95C                                         -10                                                                95C
                        -0.06                                                                                                       -15
Ins ertion Los s (dB )  -0.08                                                                        D irec tiv ity (dB )           -20
                         -0.1                                                                                                       -25
                        -0.12    2050  2100  2150             2200               2250          2300                                 -30      2050  2100  2150             2200                  2250          2300
                        -0.14                                                                                                       -35
                        -0.16                                                                                                       -40
                        -0.18                                                                                                       -45
                         -0.2                                                                                                       -50
                                                                                                                                     2000
                           2000

                                             Frequency (MHz)                                                                                             Frequency (MHz)

                                                                                                       Available on Tape                           USA/Canada:                   (315) 432-8909
                                                                                                     and Reel for Pick and                           Toll Free:                  (800) 411-6596
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Model XC2100A-20

Rev D

Definition of Measured Specifications

Parameter                              Definition                       Mathematical Representation

                 VSWR          The impedance match of                                     Vmax
(Voltage Standing Wave Ratio)     the coupler to a 50
                                                                                  VSWR =
                               system. A VSWR of 1:1 is
                                           optimal.                                        Vmin

                                                                Vmax = voltage maxima of a standing wave
                                                                Vmin = voltage minima of a standing wave

      Return Loss              The impedance match of                                       VSWR + 1
                                  the coupler to a 50
    Mean Coupling                                               Return Loss (dB)= 20log
     Insertion Loss             system. Return Loss is
Transmission Loss               an alternate means to                                       VSWR -1

        Directivity                  express VSWR.              Coupling  (dB)  =  C(n )  = 10log  Pin (n )
                                                                                                   Pcpl (n )
Frequency Sensitivity          At a given frequency (n),
                                  coupling is the input                                                         N
                                  power divided by the
                                  power at the coupled                             C(n )

                                port. Mean coupling is          Mean Coupling (dB) = n=1
                               the average value of the
                                                                                                N
                                 coupling values in the
                               band. N is the number of                              Pin
                                frequencies in the band.
                                                                          10log
                                The input power divided
                                by the sum of the power                          P P cpl + direct
                                at the two output ports.                             P in
                                The input power divided
                               by the power at the direct                    10log

                                             port.                                  Pdirect
                                    The power at the
                                coupled port divided by                              P cpl
                               the power at the isolated
                                                                              10log
                                             port.
                                                                                     Piso
                                 The decibel difference
                               between the maximum in           Max Coupling (dB) Mean Coupling (dB)
                               band coupling value and                                   and
                                the mean coupling, and
                                                                Min Coupling (dB) Mean Coupling (dB)
                                 the decibel difference
                               between the minimum in
                               band coupling value and

                                   the mean coupling.

USA/Canada:    (315) 432-8909          Available on Tape and
  Toll Free:   (800) 411-6596          Reel for Pick and Place
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                                                           Model XC2100A-20

                                                                                                                                                                                                                                                                                                               Rev D

Notes on RF Testing and Circuit Layout

The XC2100A-20 Surface Mount Couplers require the use of a test fixture for verification of RF performance. This test
fixture is designed to evaluate the coupler in the same environment that is recommended for installation. Enclosed
inside the test fixture, is a circuit board that is fabricated using the recommended footprint. The part being tested is
placed into the test fixture and pressure is applied to the top of the device using a pneumatic piston. A four port Vector
Network Analyzer is connected to the fixture and is used to measure the S-parameters of the part. Worst case values
for each parameter are found and compared to the specification. These worst case values are reported to the test
equipment operator along with a Pass or Fail flag. See the illustrations below.

3 & 5 dB   10 & 20 dB  Test Board
Test Board  Test Board  In Fixture

                        Test Station

                          Available on Tape    USA/Canada:    (315) 432-8909
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Model XC2100A-20

Rev D

The effects of the test fixture on the measured data must be minimized in order to accurately determine the
performance of the device under test. If the line impedance is anything other than 50 and/or there is a discontinuity
at the microstrip to SMA interface, there will be errors in the data for the device under test. The test environment can
never be "perfect", but the procedure used to build and evaluate the test boards (outlined below) demonstrates an
attempt to minimize the errors associated with testing these devices. The lower the signal level that is being
measured, the more impact the fixture errors will have on the data. Parameters such as Return Loss and
Isolation/Directivity, which are specified as low as 27dB and typically measure at much lower levels, will present the
greatest measurement challenge.

The test fixture errors introduce an uncertainty to the measured data. Fixture errors can make the performance of the
device under test look better or worse than it actually is. For example, if a device has a known return loss of 30dB and
a discontinuity with a magnitude of 35dB is introduced into the measurement path, the new measured Return Loss
data could read anywhere between 26dB and 37dB. This same discontinuity could introduce an insertion phase
error of up to 1.

There are different techniques used throughout the industry to minimize the affects of the test fixture on the
measurement data. Anaren uses the following design and de-embedding criteria:

          Test boards have been designed and parameters specified to provide trace impedances of 50
              1. Furthermore, discontinuities at the SMA to microstrip interface are required to be less than
              35dB and insertion phase errors (due to differences in the connector interface discontinuities
              and the electrical line length) should be less than 0.25 from the median value of the four
              paths.

          A "Thru" circuit board is built. This is a two port, microstrip board that uses the same SMA to
              microstrip interface and has the same total length (insertion phase) as the actual test board. The
              "Thru" board must meet the same stringent requirements as the test board. The insertion loss
              and insertion phase of the "Thru" board are measured and stored. This data is used to
              completely de-embed the device under test from the test fixture. The de-embedded data is
              available in S-parameter form on the Anaren website (www.anaren.com).

Note: The S-parameter files that are available on the anaren.com website include data for frequencies that are
outside of the specified band. It is important to note that the test fixture is designed for optimum performance through
2.3GHz. Some degradation in the test fixture performance will occur above this frequency and connector interface
discontinuities of 25dB or more can be expected. This larger discontinuity will affect the data at frequencies above
2.3GHz.

Circuit Board Layout

The dimensions for the Anaren test board are shown below. The test board is printed on Rogers RO4350 material
that is 0.030" thick. Consider the case when a different material is used. First, the pad size must remain the same to
accommodate the part. But, if the material thickness or dielectric constant (or both) changes, the reactance at the
interface to the coupler will also change. Second, the linewidth required for 50 will be different and this will introduce
a step in the line at the pad where the coupler interfaces with the printed microstrip trace. Both of these conditions will
affect the performance of the part. To achieve the specified performance, serious attention must be given to the
design and layout of the circuit environment in which this component will be used.

If a different circuit board material is used, an attempt should be made to achieve the same interface pad reactance
that is present on the Anaren RO4350 test board. When thinner circuit board material is used, the ground plane will
be closer to the pad yielding more capacitance for the same size interface pad. The same is true if the dielectric
constant of the circuit board material is higher than is used on the Anaren test board. In both of these cases,

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narrowing the line before the interface pad will introduce a series inductance, which, when properly tuned, will
compensate for the extra capacitive reactance. If a thicker circuit board or one with a lower dielectric constant is used,
the interface pad will have less capacitive reactance than the Anaren test board. In this case, a wider section of line
before the interface pad (or a larger interface pad) will introduce a shunt capacitance and when properly tuned will
match the performance of the Anaren test board.

Notice that the board layout for the 3dB and 5dB couplers is different from that of the 10dB and 20dB couplers. The
test board for the 3dB and 5dB couplers has all four traces interfacing with the coupler at the same angle. The test
board for the 10dB and 20dB couplers has two traces approaching at one angle and the other two traces at a different
angle. The entry angle of the traces has a significant impact on the RF performance and these parts have
been optimized for the layout used on the test boards shown below.

10 & 20dB Test Board                                 3 & 5dB Test Board

Testing Sample Parts Supplied on Anaren Test Boards

If you have received a coupler installed on an Anaren produced microstrip test board, please remember to remove the
loss of the test board from the measured data. The loss is small enough that it is not of concern for Return Loss and
Isolation/Directivity, but it should certainly be considered when measuring coupling and calculating the insertion loss
of the coupler. An S-parameter file for a "Thru" board (see description of "Thru" board above) will be supplied upon
request. As a first order approximation, one should consider the following loss estimates:

Frequency Band                                       Avg. Ins. Loss of Test Board @ 25C
800 1000 MHz                                                      ~ 0.07dB
1700 2300 MHz                                                     ~ 0.12dB

For example, a 1900MHz, 10dB coupler on a test board may measure 10.30dB from input to the coupled port at
some frequency, F1. When the loss of the test board is removed, the coupling at F1 becomes -10.18dB (-10.30dB +
0.12dB). This compensation must be made to both the coupled and direct path measurements when calculating
insertion loss.

The loss estimates in the table above come from room temperature measurements. It is important to note that the
loss of the test board will change with temperature. This fact must be considered if the coupler is to be evaluated at
other temperatures.

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Rev D

Peak Power Handling
High-Pot testing of these couplers during the qualification procedure resulted in a minimum breakdown voltage of
1.7KV (minimum recorded value). This voltage level corresponds to a breakdown resistance capable of handling at
least 12dB peaks over average power levels, for very short durations. The breakdown location consistently occurred
across the air interface at the coupler contact pads (see illustration below). The breakdown levels at these points will
be affected by any contamination in the gap area around these pads. These areas must be kept clean for optimum
performance. It is recommended that the user test for voltage breakdown under the maximum operating conditions
and over worst case modulation induced power peaking. This evaluation should also include extreme environmental
conditions (such as high humidity).

Orientation Marker
A printed circular feature appears on the top surface of the coupler to designate Pin 1. This orientation marker is not
intended to limit the use of the symmetry that these couplers exhibit but rather to facilitate consistent placement of
these parts into the tape and reel package. This ensures that the components are always delivered with the same
orientation. Refer to the table on page 2 of the data sheet for allowable pin configurations.
Test Plan
Xinger II couplers are manufactured in large panels and then separated. A sample population of parts is RF small
signal tested at room temperature in the fixture described above. All parts are DC tested for shorts/opens. (See
"Qualification Flow Chart" section for details on the accelerated life test procedures.)

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Power Handling

The average power handling (total input power) of a Xinger coupler is a function of:

Internal circuit temperature.
Unit mounting interface temperature.
Unit thermal resistance
Power dissipated within the unit.

All thermal calculations are based on the following assumptions:

The unit has reached a steady state operating condition.
Maximum mounting interface temperature is 95oC.
Conduction Heat Transfer through the mounting interface.
No Convection Heat Transfer.
No Radiation Heat Transfer.
The material properties are constant over the operating temperature range.

Finite element simulations are made for each unit. The simulation results are used to calculate the unit thermal
resistance. The finite element simulation requires the following inputs:

Unit material stack-up.
Material properties.
Circuit geometry.
Mounting interface temperature.
Thermal load (dissipated power).

The classical definition for dissipated power is temperature delta (T) divided by thermal resistance (R). The
dissipated power (Pdis) can also be calculated as a function of the total input power (Pin) and the thermal insertion loss
(ILtherm):

                         T             1         -  ILtherm      
                          R                          10
                Pdis  =      =  Pin       -  10                     (W )
                                                                                          (1)

Power flow and nomenclature for an "H" style coupler is shown in Figure 1.

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Rev D

                                             PIn POut(RL)

                     Input Port Pin 1                                 Direct Port

                      Coupled Port Pin 4                              Isolated Port

                  POut(CPL)                                           POut(ISO)

                                                                         Figure 1

The coupler is excited at the input port with Pin (watts) of power. Assuming the coupler is not ideal, and that there are
no radiation losses, power will exit the coupler at all four ports. Symbolically written, Pout(RL) is the power that is
returned to the source because of impedance mismatch, Pout(ISO) is the power at the isolated port, Pout(CPL) is the
power at the coupled port, and Pout(DC) is the power at the direct port.

At Anaren, insertion loss is defined as the log of the input power divided by the sum of the power at the coupled and
direct ports:

Note: in this document, insertion loss is taken to be a positive number. In many places, insertion loss is written as a
negative number. Obviously, a mere sign change equates the two quantities.

              IL  =  10        log10            Pin        Pout (DC)    (dB)         (2)
                                        P + out (CPL)                 

In terms of S-parameters, IL can be computed as follows:

              IL = -10  log10  S31 2 + S41 2  (dB)                                   (3)

We notice that this insertion loss value includes the power lost because of return loss as well as power lost to the
isolated port.

For thermal calculations, we are only interested in the power lost "inside" the coupler. Since Pout(RL) is lost in the
source termination and Pout(ISO) is lost in an external termination, they are not be included in the insertion loss for
thermal calculations. Therefore, we define a new insertion loss value solely to be used for thermal calculations:

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ILtherm  = 10  log10   Pout (CPL)  +            Pin            Pout ( ISO)       +  Pout ( RL)    (dB)  (4)
                                         Pout ( DC ) +

In terms of S-parameters, ILtherm can be computed as follows:

ILtherm = -10  log10  S11 2 + S21 2 + S31 2 + S41 2  (dB)                                               (5)

The thermal resistance and power dissipated within the unit are then used to calculate the average total input power
of the unit. The average total steady state input power (Pin) therefore is:

                                                               T

         Pin  =           Pdis             =                   R                    (W )

                 1            - ILtherm       1                    -  ILtherm                           (6)
                                 10                                    10
                       -  10                     -             10

Where the temperature delta is the circuit temperature (Tcirc) minus the mounting interface temperature (Tmnt):

                 T = Tcirc - Tmnt (oC)                                                                  (7)

The maximum allowable circuit temperature is defined by the properties of the materials used to construct the unit.
Multiple material combinations and bonding techniques are used within the Xinger II product family to optimize RF
performance. Consequently the maximum allowable circuit temperature varies. Please note that the circuit
temperature is not a function of the Xinger case (top surface) temperature. Therefore, the case temperature cannot
be used as a boundary condition for power handling calculations.

Due to the numerous board materials and mounting configurations used in specific customer configurations, it is the
end users responsibility to ensure that the Xinger II coupler mounting interface temperature is maintained within the
limits defined on the power derating plots for the required average power handling. Additionally appropriate solder
composition is required to prevent reflow or fatigue failure at the RF ports. Finally, reliability is improved when the
mounting interface and RF port temperatures are kept to a minimum.

The power-derating curve illustrates how changes in the mounting interface temperature result in converse changes
of the power handling of the coupler.

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Rev D

Mounting                                                                Coupler Mounting Process

In order for Xinger surface mount couplers to work                      The process for assembling this component is a
optimally, there must be 50 transmission lines leading                  conventional surface mount process as shown in Figure
to and from all of the RF ports. Also, there must be a                  1. This process is conducive to both low and high volume
very good ground plane underneath the part to ensure                    usage.
proper electrical performance. If either of these two
conditions is not satisfied, insertion loss, coupling, VSWR
and isolation may not meet published specifications.

Overall ground is improved if a dense population of                            Figure 1: Surface Mounting Process Steps
plated through holes connect the top and bottom ground
layers of the PCB. This minimizes ground inductance                     Storage of Components: The Xinger II products are
and improves ground continuity. All of the Xinger hybrid                available in either an immersion tin or tin-lead finish.
and directional couplers are constructed from ceramic                   Commonly used storage procedures used to control
filled PTFE composites which possess excellent electrical               oxidation should be followed for these surface mount
and mechanical stability having X and Y thermal                         components. The storage temperatures should be held
coefficient of expansion (CTE) of 17-25 ppm/oC.                         between 15OC and 60OC.

When a surface mount hybrid coupler is mounted to a                     Substrate: Depending upon the particular component,
printed circuit board, the primary concerns are; ensuring               the circuit material has an x and y coefficient of thermal
the RF pads of the device are in contact with the circuit               expansion of between 17 and 25 ppm/C. This coefficient
trace of the PCB and insuring the ground plane of neither               minimizes solder joint stresses due to similar expansion
the component nor the PCB is in contact with the RF                     rates of most commonly used board substrates such as
signal.                                                                 RF35, RO4350, FR4, polyimide and G-10 materials.
                                                                        Mounting to "hard" substrates (alumina etc.) is possible
Mounting Footprint                                                      depending upon operational temperature requirements.
                                                                        The solder surfaces of the coupler are all copper plated
                   To ensure proper electrical and thermal performance  with either an immersion tin or tin-lead exterior finish.
                            there must be a ground plane with 100%
                             solder connection underneath the part

                                                                        Solder Paste: All conventional solder paste formulations
                                                                        will work well with Anaren's Xinger II surface mount
                                                                        components. Solder paste can be applied with stencils or
                                                                        syringe dispensers. An example of a stenciled solder
                                                                        paste deposit is shown in Figure 2. As shown in the
                                                                        figure solder paste is applied to the four RF pads and the
                                                                        entire ground plane underneath the body of the part.

               .430                     Multiple
              [10.92]                   plated thru holes
                                        to ground

4X .040                                 .220
  [1.02]                                [5.59]

4X .066 SQ                              4X 50
    [1.65]                              Transmission
                                        Line

Dimensions are in Inches [Millimeters]
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                                                                             Reflow: The surface mount coupler is conducive to most of
                                                                             today's conventional reflow methods. A low and high
                                                                             temperature thermal reflow profile are shown in Figures 5
                                                                             and 6, respectively. Manual soldering of these components
                                                                             can be done with conventional surface mount non-contact
                                                                             hot air soldering tools. Board pre-heating is highly
                                                                             recommended for these selective hot air soldering
                                                                             methods. Manual soldering with conventional irons should
                                                                             be avoided.

            Figure 2: Solder Paste Application

Coupler Positioning: The surface mount coupler can
be placed manually or with automatic pick and place
mechanisms. Couplers should be placed (see Figure 3
and 4) onto wet paste with common surface mount
techniques and parameters. Pick and place systems
must supply adequate vacuum to hold a 0.50-0.55
gram coupler.

Figure 3: Component Placement

Figure 4: Mounting Features Example

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              Figure 5 Low Temperature Solder Reflow Thermal Profile

              Figure 6 High Temperature Solder Reflow Thermal Profile

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Qualification Flow Chart

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Application Information

Directional Couplers and Sampling

Directional couplers are often used in circuits that require the sampling of an arbitrary signal. Because they are
passive, non-linear devices, Anaren directional couplers do not perturb the characteristics of the signal to be sampled,
and can be used for frequency monitoring and/or measurement of RF power. An example of a sampling circuit is the
reflectometer. The purpose of the reflectometer is to isolate and sample the incident and reflected signals from a
mismatched load. A basic reflectometer circuit is shown in Figure ap.n.1-1.

Vinput        1  2

           4                            LOAD

        VI                Reflected
                          Wave

                   3

                     VR

                                              Figure ap.n.1-1. A Reflectometer Circuit Schematic

If the directional coupler has perfect directivity, then it is clear that VI is strictly a sample of the incident voltage Vinput,
and VR is strictly a sample of the wave that is reflected from the load. Since directivity is never perfect in practice, both
VI and VR will contain samples of the input signal as well as the reflected signal. In that case,

                           VI = C + CDTe j Eq. ap.n.1-1

                                                                             and

                           VR = CD + CTe j Eq. ap.n.1-2

where C is the coupling, D is the directivity,  is the complex reflection coefficient of the load, T is the transmission
coefficient, and  and  are unknown phase delay differences caused by the interconnect lines on the test board. If we
know VI and VR, we can easily calculate the reflection coefficient of the load. One should notice that in order to make
forward and reverse measurements using only one coupler, the directivity must be really low. In specific customer
applications, the preferred method for forward and reverse sampling is shown in Figure ap.n.1-2.

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Rev D                                           2                                                              LOAD
                                                  3                                                Reflected
                                         INPUT                                                     Wave
                                                  **TERMINATION
                                            1                                    REVERSE
                                                                                 MEASUREMENT
                                          4

                            FORWARD
                            MEASUREMENT

                                                ** RECOMMENDED TERMINATIONS

                                                Power (Watts)         MODEL
                                                       8       RFP-060120A15Z50
                                                       15      RFP-250375A4Z50
                                                       50      RFP-375375A6Z50
                                                       150     RFP-500500A6Z50

              Figure ap.n.1-2. Forward and Reverse Sampling

The isolator in Figure ap.n.1-2 prevents the reflected wave from exciting the directional coupler. A list of recommended
terminations is shown in the figure.

Directional Couplers in Feed-Forward Amplifier Applications

Feed-forward amplifiers are widely used to reduce distortion due to nonlinearities in power amplifiers. Although the
level and complexity of feed-forward amplifiers varies from one manufacturer to another, the basic building block for this
linearization scheme remains the same. A basic feed-forward schematic is shown in Figure ap.n.2-1. The input signal
is split in two using a hybrid coupler or power divider. The output of the main amplifier is sampled with a 20dB-30dB
directional coupler. The XC2100A-20 is an excellent candidate for this sampling since it provides great return loss and
directivity. The sampled signal, which consists of a sample of the original input signal plus some distortion, is inverted
and then combined with the output of the first delay line. This procedure subtracts (through destructive interference) the
sample of the original input signal, leaving only the distortion or error component. The error component is then
amplified and combined with the output of the second delay line using another directional coupler. In many cases, a
10dB coupler is used to combine the two signals. The XC2100A-10 is a perfect choice for this injection because it has
tight coupling, superior directivity, and excellent match.

USA/Canada:    (315) 432-8909                   Available on Tape and
  Toll Free:   (800) 411-6596                   Reel for Pick and Place
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                                                     Manufacturing.
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                                                                                                                                                                        Rev D

                                            20dB -- 30dB                                 OUTPUT
                                            DIRECTIONAL
                                            COUPLER

                                                                        DELAY

                                 MAIN
                                 AMPLIFIER

    INPUT      3dB                                                                                10dB
50 Ohm         HYBRID                                                                             DIRECTIONAL
               COUPLER                                                                            COUPLER

                                                             TERMINATIONS
                                                              ** (see table below)

                                 DELAY

                                                             ERROR
                                                             AMPLIFIER

** RECOMMENDED TERMINATIONS                      CARRIER
                                            CANCELLATION
Power (Watts)         MODEL
        8      RFP-060120A15Z50
       15      RFP-250375A4Z50
       50      RFP-375375A6Z50
               RFP-500500A6Z50
      100

               Figure ap.n.2-1. Generic Feed Forward Circuit Schematic

Both directional couplers in the Figure ap.n.2-1 have one port terminated with a 50 resistor. In order to achieve
optimum performance, the termination must be chosen carefully. It is important to remember that a good termination
will not only produce a good match at the input of the coupler, but will also maximize the isolation between the input port
and isolated port. Furthermore, since the termination can potentially absorb high levels of power, its maximum power
rating should be chosen accordingly. A list of recommended terminations is shown in Figure ap.n.2-1. For an ideal
lossless directional coupler, the power at the coupled and direct ports can be written as:

               Pcoupled =           Pinput                   Watts
                                                                         Eq. ap.n.2-1
                                   Coupling ( dB )

                                 10 10

               Pdirect = Pinput -            Pinput          Watts
                                                                         Eq. ap.n.2-2
                                            Coupling ( dB )

                                   10 10

where Pinput is the input power in Watts, and Coupling(dB) is the coupling value in dB.

                                              Available on Tape                     USA/Canada:    (315) 432-8909
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Model XC2100A-20

Rev D

  Packaging and Ordering Information

  Parts are available in both reel and tube. Packaging follows EIA 481-2. Parts are oriented in tape and reel as
  shown below. Minimum order quantities are 2000 per reel and 30 per tube. See Model Numbers below for further
  ordering information.

                                                            XX XXXX X - XX X

                                                        Xinger Coupler Frequency (MHz) Size (Inches) Coupling Value Plating Finish

                                                            0450 = 410-480 A = 0.56 x 0.35 03 = 3dB     P = Tin Lead

                                                            0900 = 800-1000 B = 1.0 x 0.50 05 = 5dB     S = Immersion Tin

                                                            1900 = 1700-2000 E = 0.56 x 0.20 10 = 10dB

                                                        XC  2100 = 2000-2300 L = 0.65 x 0.48 20 = 20dB

                                                            2500 = 2300-2700 M= 0.40 x 0.20 30 = 30dB

                                                            3500 = 3300-3700 P = 0.25 x 0.20

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