Amplificadores de Potencia RF para Señales Moduladas en Frecuencia

Los amplificadores de potencia RF de banda ancha son componentes críticos en sistemas de comunicación, satélite y radar que utilizan modulación de frecuencia. Una métrica importante que caracteriza la utilidad de un amplificador RF es su ancho de banda y potencia de salida. El ancho de banda y la potencia de salida de estos componentes determinarán si pueden ser utilizados en aplicaciones de radar chirp, celular o satelital. Comparados con otras aplicaciones RF, como mediciones científicas de precisión que requieren un ancho de banda mucho menor, los sistemas para estas áreas de aplicación emergentes harán un uso mayor de los amplificadores de potencia RF como nunca antes.

Aplicaciones de Amplificadores de Potencia RF

Según investigaciones de la firma MarketWatch, para el 2023, se espera que el mercado total de amplificadores de potencia RF supere los $27 mil millones. Se espera que los amplificadores de potencia RF se utilicen en una variedad de aplicaciones, que van desde sistemas de radar para autos y drones, hasta dispositivos móviles que necesitan emitir en una variedad de bandas de frecuencia.

Aunque ciertamente se podría comprar un módulo integrado de transceptor RF que está diseñado para operar en una banda de frecuencia específica para una aplicación específica, los diseñadores que quieran innovar para nuevas aplicaciones RF necesitarán comprar componentes separados y desarrollar sus propios sistemas. Los amplificadores de potencia RF son solo uno de los muchos componentes diferentes que se necesitarán para construir estos sistemas para diversas aplicaciones.

En el ámbito de los sistemas de radar FMCW chirp y 5G, los diseñadores necesitan amplificadores de potencia RF de banda ancha con un amplio rango lineal. Un ancho de banda más amplio proporciona una resolución de detección de posición y velocidad del objetivo más alta. En aplicaciones celulares, el ancho de banda de las diferentes bandas de comunicación es bastante estrecho en comparación con los sistemas de radar, y se necesitarán amplificadores de potencia RF de banda ancha para la comunicación en una variedad de bandas.

Elección de un Amplificador de Potencia RF

Además de los aspectos estándar como el costo y la huella, los diseñadores deberían considerar algunos de los siguientes aspectos al elegir un amplificador de potencia RF:

• Punto de intercepción de tercer orden (OIP3). Esto determina el rango utilizable de potencias de entrada en un amplificador de RF sobre el cual la potencia de salida será lineal en presencia de productos de intermodulación. Un valor más alto indica que un rango más grande de valores de potencia de entrada puede ser utilizado antes de que los productos de tercer orden se emitan con la misma intensidad que las frecuencias deseadas.
• Ancho de banda. El ancho de banda de un amplificador de RF define el rango de frecuencia utilizable. Para aplicaciones de radar chirriado y celulares, una mayor amplitud de banda es la mejor opción. Para la amplificación de potencia general, su amplificador de potencia debería operar desde DC hasta altas frecuencias de RF (microondas y mmOnda).
• Potencia de salida. Esto determina efectivamente el rango útil para su aplicación.
• Estabilidad de temperatura. Los amplificadores de RF pueden alcanzar alta temperatura durante el funcionamiento, y la salida no debería desviarse por más de unos pocos dB a alta temperatura.
• Proceso semiconductor. Los dispositivos GaAs son mejores en frecuencias GHz más bajas (es decir, 10-30 GHz), mientras que GaN es la mejor opción en frecuencias más altas.
• Espectro de ganancia. Su amplificador de potencia RF debería tener una ganancia razonablemente plana a lo largo del ancho de banda.

Analog Devices, HMC8142 y HMC7543

El amplificador de potencia RF HMC8142 es ideal para impulsar emisores de 81 a 86 GHz. Esto lo acerca a aplicaciones de radar y UAV de 5G, mientras que el HMC7543 es mejor para radar automotriz. Note que el HMC7543 también está disponible como un bandeja de obleas sin encapsular a un costo mucho menor. Con una potencia de salida nominal de ~26 dBm (punto de compresión de 1 dB) y OIP3 de ~29 dBm, estos amplificadores de banda ancha pueden usarse para impulsar emisores de radar chirriados con un alcance razonablemente largo y un ancho de banda de chirrido amplio. La respuesta de ganancia del HMC8142 también es razonablemente plana a lo largo del ancho de banda; el HMC7453 tiene una respuesta similar.

Respuesta de ganancia del amplificador RF de banda ancha HMC8142, del datasheet.

Qorvo, QPA1027

El amplificador RF de banda ancha QPA1027 de Qorvo es una mejor opción para sistemas próximos para radar de banda S o comunicaciones por satélite (2.8 a 3.5 GHz). Con una potencia de salida que alcanza 48 dBm en saturación, este amplificador puede proporcionar transmisión de largo alcance en estas aplicaciones. Note que la potencia de entrada requerida de 26 dBm en este punto de saturación de potencia puede requerir una etapa de amplificación previa o un sintetizador de frecuencia de salida de alta potencia para alcanzar tales altas potencias de salida.

El ancho de banda de 0.7 GHz proporciona una resolución de detección de rango decente en aplicaciones de radar de banda S que es comparable a módulos de radar automotriz de 24 GHz. Un punto importante a notar es la estabilidad de temperatura y potencia de entrada (ver abajo). Este amplificador tiene una salida extremadamente estable a través de casi todo el ancho de banda.

Estabilidad de temperatura del amplificador de potencia RF de banda ancha QPA1027, encontrado en la hoja de datos de Qorvo

Debemos notar que Qorvo ofrece una serie de otros productos diseñados para una alta salida de potencia en otras partes del espectro LTE existente y en frecuencias más altas (decenas de GHz). Están dedicados a proporcionar soluciones para estas áreas de aplicación emergentes, tanto como módulos integrados como componentes discretos.

MACOM, MAAP-011250

El amplificador de potencia RF MAAP-011250 es una excelente opción de bajo costo para una variedad de aplicaciones y está disponible en carretes de 500 unidades (número de parte MAAP-011250-TR0500). Estos dispositivos son ideales para dispositivos 5G y aplicaciones VSAT de 27.5 a 30 GHz. El ancho de banda es más estrecho que otros productos ya que este producto está más especializado en 5G, VAST y áreas relacionadas. Este producto ofrece una salida de potencia de 4 W con una eficiencia del 20% a 6 V de polarización, lo que lo hace útil en teléfonos móviles.

Esquema de aplicación para el amplificador de potencia MAAP-011250, de la hoja de datos del MAAP-011250

Con todas las importantes aplicaciones de RF que pronto estarán en línea, los diseñadores de sistemas necesitan acceso a una amplia gama de amplificadores de potencia RF para sus nuevos productos. Si estás buscando el amplificador de potencia RF adecuado para tu próximo sistema, intenta usar nuestra guía de Selector de Partes para determinar la mejor opción para tu próximo producto.

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