Tu guía de selección de amplificadores RF

Creado: Octobre 30, 2020
Actualizado: Julio 1, 2024

Existen muchos protocolos de RF que puedes usar para la comunicación inalámbrica, y la industria de circuitos integrados ha hecho grandes esfuerzos para producir ICs transceptores para protocolos comunes. Dependiendo del producto que quieras desarrollar, un SoC compacto, módulo o IC transceptor para tus necesidades particulares. Solo los protocolos más populares logran ver este nivel de integración, pero no todos los productos se beneficiarán de un transceptor o módulo integrado.

Para la comunicación inalámbrica, un amplificador de RF es una parte integral del frente de RF y la cadena de señal en tu producto. Si estás comenzando como ingeniero de RF y necesitas seleccionar un amplificador, echa un vistazo a nuestra guía de selección de amplificadores de RF. Repasaremos las especificaciones importantes a las que debes prestar atención, cómo afectan a tu sistema y qué opciones puedes esperar encontrar en el mercado.

Amplificadores de RF en tu Frente de RF y Trasero

Hay muchos componentes que aparecen en un frente de RF; esto generalmente se refiere a toda la circuitería que aparece entre la antena del receptor/transmisor y el procesador digital. El frente de RF en un producto inalámbrico puede aparecer como un conjunto de componentes discretos, un conjunto de ICs, un módulo/SoC altamente integrado, o cualquier cosa intermedia. Los amplificadores de RF aparecen en los lados Rx y Tx de un sistema de RF.

Para un transmisor de alta potencia, se utiliza un amplificador de RF de potencia en el lado Tx, mientras que el lado Rx utiliza un LNA de RF que puede estar integrado en el receptor. Con la gama de componentes electrónicos e ICs en el mercado, tus opciones son prácticamente infinitas. La cadena de señal para un frente de RF contiene las etapas mostradas a continuación:

Muchos ICs transceptores o frentes completamente integrados tendrán este tipo de diagrama de bloques. En el lado Rx, el LNA de RF necesita elevar el nivel de señal a un nivel adecuado para la demodulación y normalmente funciona bien por debajo de la saturación. Mientras tanto, el amplificador de potencia de RF en el lado Tx normalmente se opera muy cerca de la saturación para intentar maximizar la salida de potencia en el rango de frecuencia deseado. Los mezcladores de RF son un componente común en las etapas de conversión y modulador/demodulador en un frente de RF.

Finalmente, un interruptor de antena se utiliza para cambiar entre las ramas Rx y Tx de la cadena de señal. En sistemas con MIMO, se utilizan múltiples interruptores de antena para enviar señales a diferentes etapas de amplificación en las líneas Tx (Rx), y la modulación (demodulación) se realizará aguas arriba (aguas abajo) de las etapas de conmutación.

Especificaciones Importantes de Amplificadores de RF

Hay muchas especificaciones de amplificadores de RF a las que prestar atención ya que estas impactarán la calidad de la señal recibida/demodulada. En esta guía de selección de amplificadores de RF, quiero centrarme en las tres especificaciones más importantes necesarias para cualquier sistema de RF que opere en un amplio rango de frecuencias. Estas deberían formar el punto de partida para seleccionar un amplificador de RF.

Ancho de Banda y Ganancia

Estas son probablemente las especificaciones más importantes que necesitarás considerar al seleccionar un amplificador RF. Los amplificadores RF normalmente se publicitan en términos de su ganancia a una frecuencia específica, o su ancho de banda. Estos términos se pueden resumir como un producto de ganancia-ancho de banda con una frecuencia de corte. Incluso si el ancho de banda es mucho mayor que el rango de frecuencia deseado, aún puedes eliminar el ruido en el sistema y limitar el ancho de banda con un filtro de paso de banda.

Punto de Intercepción de 3er Orden y Punto de Compresión de 1 dB

El punto de intercepción de tercer orden (OIP3) se aplica a cualquier señal modulada en frecuencia y está relacionado con el punto de compresión de 1 dB. Esta especificación se vuelve importante en amplificadores de potencia en el lado de transmisión (Tx) ya que estos amplificadores normalmente operan muy cerca de la saturación. La naturaleza no lineal del amplificador creará productos de intermodulación, siendo los productos de tercer orden los más importantes. A cierta potencia de entrada en el régimen de saturación, los productos de tercer orden se extrapolarían a la misma intensidad que las bandas laterales deseadas.

Al mirar una hoja de datos, presta atención a la salida de potencia en el punto de compresión de 1 dB en lugar del punto OIP3, ya que esto es efectivamente la máxima potencia que puedes obtener del amplificador con mínima distorsión. El punto 3IP sigue siendo importante ya que diferentes estándares establecen límites en la intensidad permitida de productos de intermodulación. El punto de compresión de 1 dB tiende a estar alrededor de 10 dB por debajo del punto 3IP.

Figura de Ruido

El ruido es inevitable en cualquier sistema electrónico, incluidas las cadenas de señal RF. La figura de ruido en un amplificador RF básicamente te indica cómo se amplifica el ruido de entrada debido a la ganancia en el amplificador. Habrá alguna disminución en la relación señal a ruido entre la entrada y la salida, lo cual será inevitable. Esto también será alguna función del ancho de banda en el sistema, que es una razón para limitar el ancho de banda con un filtro de paso de banda de orden superior.

Nota que, en el lado de recepción (Rx), el LNA no es necesariamente un tipo diferente de amplificador RF. Es simplemente un amplificador que tiende a proporcionar una figura de ruido más baja que otros amplificadores con especificaciones comparables. Si estás diseñando para el lado Rx con ICs de amplificador, presta atención a la figura de ruido para asegurarte de capturar una señal demodulada limpia.

Planitud de Ganancia

Esto es bastante diferente de la ganancia y el ancho de banda solos, aunque aún relacionado. Si estás diseñando algo como un sistema de doble banda o un sistema que necesita barrer a través de un rango de frecuencias, querrás asegurarte de que la curva de ganancia sea relativamente plana a lo largo del ancho de banda deseado. En otras palabras, la ganancia de un amplificador es una función de la frecuencia, así la figura de ruido también es una función de la frecuencia. La planitud de ganancia puede especificarse como una varianza de +/- o en dB (comparado con la ganancia promedio).

Otras Especificaciones y Componentes Importantes

Otras especificaciones importantes incluyen el paquete/huella, temperatura de operación, protección ESD, planitud de fase y linealidad (para LNAs) en el ancho de banda deseado. La última de estas puede depender de la frecuencia, particularmente en amplificadores RF de banda ancha. Algunos otros componentes importantes que necesitarás incluyen:

Para aprender más sobre algunas otras especificaciones que son relevantes para amplificadores de propósito general, echa un vistazo a este artículo en el blog de Octopart.

Las especificaciones mostradas en esta guía de selección de amplificadores RF pueden variar ampliamente para diferentes componentes que encontrarás en el mercado. Cuando necesites encontrar nuevos componentes para tu próximo producto, intenta usar las funciones avanzadas de búsqueda y filtrado en Octopart. Al usar Octopart, tendrás una solución completa para la adquisición y gestión de la cadena de suministro. Echa un vistazo a nuestra página de semiconductores RF integrados para comenzar a buscar los componentes que necesitas.

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