RF-Leistungsverstärker für frequenzmodulierte Signale

Breitband-RF-Leistungsverstärker sind kritische Komponenten in Kommunikations-, Satelliten- und Radarsystemen, die Frequenzmodulation verwenden. Eine wichtige Kennzahl, die die Nützlichkeit eines RF-Verstärkers charakterisiert, ist seine Bandbreite und Leistungsabgabe. Die Bandbreite und Leistungsabgabe dieser Komponenten bestimmen, ob sie in gechirpten Radar-, Mobilfunk- oder Satellitenanwendungen eingesetzt werden können. Im Vergleich zu anderen RF-Anwendungen, wie präzisen wissenschaftlichen Messungen, die eine viel geringere Bandbreite erfordern, werden Systeme für diese aufkommenden Anwendungsbereiche RF-Leistungsverstärker mehr denn je nutzen.

RF-Leistungsverstärker Anwendungen

Laut einer Untersuchung der Firma MarketWatch wird erwartet, dass der Gesamtmarkt für RF-Leistungsverstärker bis 2023 über 27 Milliarden Dollar übersteigen wird. RF-Leistungsverstärker sollen in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von Radarsystemen für Autos und Drohnen bis hin zu mobilen Geräten, die in einer Vielzahl von Frequenzbändern senden müssen.

Obwohl man sicherlich ein integriertes RF-Transceiver-Modul kaufen könnte, das für einen bestimmten Frequenzbereich und eine bestimmte Anwendung konzipiert ist, müssen Designer, die für neue RF-Anwendungen innovativ sein wollen, separate Komponenten kaufen und ihre eigenen Systeme entwickeln. RF-Leistungsverstärker sind nur eine von vielen verschiedenen Komponenten, die benötigt werden, um diese Systeme für verschiedene Anwendungen zu konstruieren.

Im Bereich der gechirpten FMCW-Radarsysteme und 5G benötigen Designer breitbandige RF-Leistungsverstärker mit breitem linearen Bereich. Eine breitere Bandbreite bietet eine höhere Auflösung der Zielposition und -geschwindigkeitserkennung. In Mobilfunkanwendungen ist die Bandbreite der verschiedenen Kommunikationsbänder im Vergleich zu Radarsystemen recht schmal, und breitbandige RF-Leistungsverstärker müssen für die Kommunikation in einer Vielzahl von Bändern verwendet werden.

Wahl eines RF-Leistungsverstärkers

Zusätzlich zu den Standardaspekten wie Kosten und Platzbedarf sollten Designer einige der folgenden Aspekte berücksichtigen, wenn sie einen RF-Leistungsverstärker wählen:

• 3. Ordnungs Intermodulationspunkt (OIP3). Dies bestimmt den nutzbaren Bereich der Eingangsleistungen in einem RF-Verstärker, über den die Ausgangsleistung linear in Anwesenheit von Intermodulationsprodukten sein wird. Ein höherer Wert zeigt an, dass ein größerer Bereich von Eingangsleistungswerten verwendet werden kann, bevor die Produkte dritter Ordnung mit derselben Intensität wie die gewünschten Frequenzen ausgegeben werden.
• Bandbreite. Die Bandbreite eines RF-Verstärkers definiert den nutzbaren Frequenzbereich. Für chirped Radar und zellulare Anwendungen ist eine breitere Bandbreite die bessere Option. Für allgemeine Leistungsverstärkung sollte Ihr Leistungsverstärker von DC bis zu hohen RF-Frequenzen (Mikrowelle und mmWelle) arbeiten.
• Leistungsausgabe. Dies bestimmt effektiv den nutzbaren Bereich für Ihre Anwendung.
• Temperaturstabilität. RF-Verstärker können während des Betriebs hohe Temperaturen erreichen, und die Ausgabe sollte bei hoher Temperatur nicht um mehr als einige dB abweichen.
• Halbleiterprozess. GaAs-Geräte sind am besten bei niedrigeren GHz-Frequenzen (d.h. 10-30 GHz), während GaN die beste Wahl bei höheren Frequenzen ist.
• Verstärkungsspektrum. Ihr RF-Leistungsverstärker sollte eine vernünftig flache Verstärkung über die Bandbreite haben.

Analog Devices, HMC8142 und HMC7543

Der HMC8142 RF-Leistungsverstärker ist ideal für das Ansteuern von Emittern von 81 bis 86 GHz. Dies bringt ihn näher an 5G- und UAV-Radaranwendungen, während der HMC7543 besser für Automobilradar geeignet ist. Beachten Sie, dass der HMC7543 auch als Pin Bare Die Tray zu einem viel niedrigeren Preis erhältlich ist. Mit einer nominalen Leistungsausgabe von ~26 dBm (1 dB Kompressionspunkt) und OIP3 bei ~29 dBm können diese Breitbandverstärker verwendet werden, um chirped Radar-Emitter mit vernünftig langer Reichweite und breiter Chirp-Bandbreite anzusteuern. Die Verstärkungsantwort des HMC8142 ist ebenfalls vernünftig flach über die Bandbreite; der HMC7453 hat eine ähnliche Antwort.

Verstärkungsantwort des HMC8142 Breitband-RF-Verstärkers, aus dem Datenblatt.

Qorvo, QPA1027

Der QPA1027 Breitband-RF-Verstärker von Qorvo ist eine bessere Wahl für kommende Systeme für S-Band-Radar oder Satellitenkommunikation (2,8 bis 3,5 GHz). Mit einer Leistungsausgabe, die bei Sättigung 48 dBm erreicht, kann dieser Verstärker eine lange Übertragungsreichweite in diesen Anwendungen bieten. Beachten Sie, dass die erforderliche Eingangsleistung von 26 dBm bei dieser Sättigungsleistung möglicherweise eine vorgeschaltete Verstärkerstufe oder einen Hochleistungsausgangsfrequenzsynthesizer erfordert, um solch hohe Ausgangsleistungen zu erreichen.

Die Bandbreite von 0,7 GHz bietet eine anständige Reichweitenerkennungsauflösung in S-Band-Radaranwendungen, die vergleichbar mit 24 GHz Automobilradarmodulen ist. Ein wichtiger Punkt, den es zu beachten gilt, ist die Temperatur- und Eingangsleistungsstabilität (siehe unten). Dieser Verstärker hat eine extrem stabile Ausgabe über fast die gesamte Bandbreite.

Temperaturstabilität des QPA1027 Breitband-RF-Leistungsverstärkers, gefunden im Datenblatt von Qorvo

Es sollte beachtet werden, dass Qorvo eine Reihe anderer Produkte anbietet, die für eine hohe Leistungsabgabe in anderen Teilen des bestehenden LTE-Spektrums und bei höheren Frequenzen (10er GHz) konzipiert sind. Sie widmen sich der Bereitstellung von Lösungen für diese kommenden Anwendungsbereiche, sowohl als integrierte Module als auch als diskrete Komponenten.

MACOM, MAAP-011250

Der MAAP-011250 RF-Leistungsverstärker ist eine ausgezeichnete kostengünstige Option für eine Vielzahl von Anwendungen und ist in Rollen von 500 Einheiten erhältlich (Teilenummer MAAP-011250-TR0500). Diese Geräte sind ideal für 5G-Geräte und VSAT-Anwendungen von 27,5 bis 30 GHz. Die Bandbreite ist schmaler als bei anderen Produkten, da dieses Produkt spezialisierter auf 5G, VAST und verwandte Bereiche ist. Dieses Produkt bietet eine Leistungsabgabe von 4 W mit 20% Effizienz bei 6 V Bias, was es nützlich für Mobiltelefone macht.

Anwendungsschaltbild für den MAAP-011250 Leistungsverstärker, aus dem MAAP-011250 Datenblatt

Mit all den wichtigen RF-Anwendungen, die bald online gehen, benötigen Systemdesigner Zugang zu einer breiten Palette von RF-Leistungsverstärkern für ihre neuen Produkte. Wenn Sie den richtigen RF-Leistungsverstärker für Ihr nächstes System suchen, versuchen Sie unseren Part Selector Guide zu verwenden, um die beste Option für Ihr nächstes Produkt zu bestimmen.

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