Amplificateurs de puissance RF pour signaux modulés en fréquence

Les amplificateurs de puissance RF à large bande sont des composants critiques dans les systèmes de communication, de satellite et de radar qui utilisent la modulation de fréquence. Une métrique importante qui caractérise l'utilité d'un amplificateur RF est sa bande passante et sa puissance de sortie. La bande passante et la puissance de sortie de ces composants détermineront s'ils peuvent être utilisés dans des applications de radar à balayage, cellulaires ou satellitaires. Comparés à d'autres applications RF, comme les mesures scientifiques de précision qui nécessitent une bande passante beaucoup plus faible, les systèmes pour ces domaines d'application émergents feront un plus grand usage des amplificateurs de puissance RF que jamais auparavant.

Applications des amplificateurs de puissance RF

Selon des recherches de la firme MarketWatch, d'ici 2023, le marché global des amplificateurs de puissance RF devrait dépasser 27 milliards de dollars. Les amplificateurs de puissance RF devraient être utilisés dans une variété d'applications, allant des systèmes radar pour voitures et drones, aux dispositifs mobiles qui doivent émettre dans une variété de bandes de fréquences.

Bien que vous puissiez certainement acheter un module transceiver RF intégré conçu pour fonctionner dans une bande de fréquence spécifique pour une application spécifique, les concepteurs qui souhaitent innover pour de nouvelles applications RF devront acheter des composants séparés et développer leurs propres systèmes. Les amplificateurs de puissance RF ne sont qu'un des nombreux composants différents qui seront nécessaires pour construire ces systèmes pour diverses applications.

Dans le domaine des systèmes radar FMCW à balayage et de la 5G, les concepteurs ont besoin d'amplificateurs de puissance RF à large bande avec une large gamme linéaire. Une bande passante plus large fournit une résolution de détection de position et de vitesse de cible plus élevée. Dans les applications cellulaires, la bande passante des différentes bandes de communication est assez étroite par rapport aux systèmes radar, et des amplificateurs de puissance RF à large bande devront être utilisés pour la communication dans une variété de bandes.

Choisir un amplificateur de puissance RF

En plus des aspects standards comme le coût et l'empreinte, les concepteurs devraient considérer certains des aspects suivants lors du choix d'un amplificateur de puissance RF :

• Point d'interception du 3ème ordre (OIP3). Cela détermine la plage utilisable de puissances d'entrée dans un amplificateur RF sur laquelle la puissance de sortie sera linéaire en présence de produits d'intermodulation. Une valeur plus élevée indique qu'une plus grande plage de valeurs de puissance d'entrée peut être utilisée avant que les produits du troisième ordre ne soient émis à la même intensité que les fréquences souhaitées.
• Bande passante. La bande passante d'un amplificateur RF définit la plage de fréquences utilisable. Pour les applications radar à modulation de fréquence et cellulaires, une bande passante plus large est la meilleure option. Pour l'amplification de puissance générale, votre amplificateur de puissance devrait fonctionner du DC jusqu'aux hautes fréquences RF (micro-ondes et ondes millimétriques).
• Puissance de sortie. Cela détermine effectivement la plage utile pour votre application.
• Stabilité en température. Les amplificateurs RF peuvent atteindre des températures élevées pendant le fonctionnement, et la sortie ne devrait pas dévier de plus de quelques dB à haute température.
• Processus semi-conducteur. Les dispositifs GaAs sont les meilleurs aux fréquences GHz inférieures (c.-à-d., 10-30 GHz), tandis que le GaN est le meilleur choix aux fréquences plus élevées.
• Spectre de gain. Votre amplificateur de puissance RF devrait avoir un gain raisonnablement plat sur toute la bande passante.

Analog Devices, HMC8142 et HMC7543

L'amplificateur de puissance RF HMC8142 est idéal pour alimenter des émetteurs de 81 à 86 GHz. Cela le place plus près des applications radar UAV et 5G, tandis que le HMC7543 est mieux adapté pour le radar automobile. Notez que le HMC7543 est également disponible en plateau de puces nues pour un coût bien inférieur. Avec une puissance de sortie nominale à ~26 dBm (point de compression de 1 dB) et un OIP3 à ~29 dBm, ces amplificateurs à large bande peuvent être utilisés pour alimenter des émetteurs radar à modulation de fréquence avec une portée raisonnablement longue et une large bande passante de modulation. La réponse en gain du HMC8142 est également raisonnablement plate sur toute la bande passante ; le HMC7453 a une réponse similaire.

Réponse en gain de l'amplificateur RF large bande HMC8142, d'après la fiche technique.

Qorvo, QPA1027

L'amplificateur RF large bande QPA1027 de Qorvo est un meilleur choix pour les systèmes à venir pour le radar S-band ou les communications par satellite (2,8 à 3,5 GHz). Avec une puissance de sortie atteignant 48 dBm à saturation, cet amplificateur peut fournir une transmission à longue portée dans ces applications. Notez que la puissance d'entrée requise de 26 dBm à cette puissance de saturation peut nécessiter un étage d'amplificateur en amont ou un synthétiseur de fréquence de sortie de haute puissance pour atteindre de telles puissances de sortie élevées.

La bande passante de 0,7 GHz offre une résolution de détection de portée décente dans les applications radar S-band, comparable aux modules radar automobiles de 24 GHz. Un point important à noter est la stabilité de la température et de la puissance d'entrée (voir ci-dessous). Cet amplificateur a une sortie extrêmement stable sur presque toute la bande passante.

Stabilité en température de l'amplificateur de puissance RF large bande QPA1027, trouvé dans la fiche technique de Qorvo

Il convient de noter que Qorvo propose un certain nombre d'autres produits conçus pour une sortie de haute puissance dans d'autres parties du spectre LTE existant et à des fréquences plus élevées (dizaines de GHz). Ils se consacrent à fournir des solutions pour ces domaines d'application à venir, à la fois comme modules intégrés et composants discrets.

MACOM, MAAP-011250

Le MAAP-011250 amplificateur de puissance RF est une excellente option à faible coût pour une variété d'applications et est disponible en bobines de 500 unités (numéro de pièce MAAP-011250-TR0500). Ces dispositifs sont idéaux pour les dispositifs 5G et les applications VSAT de 27,5 à 30 GHz. La bande passante est plus étroite que d'autres produits car ce produit est plus spécialisé pour la 5G, VAST et les domaines connexes. Ce produit offre une sortie de puissance de 4 W avec une efficacité de 20 % à une polarisation de 6 V, le rendant utile dans les téléphones mobiles.

Schéma d'application pour l'amplificateur de puissance MAAP-011250, tiré de la fiche technique du MAAP-011250

Avec toutes les importantes applications RF qui seront bientôt en ligne, les concepteurs de systèmes ont besoin d'accéder à une large gamme d'amplificateurs de puissance RF pour leurs nouveaux produits. Si vous recherchez le bon amplificateur de puissance RF pour votre prochain système, essayez d'utiliser notre guide de sélection de pièces pour déterminer la meilleure option pour votre prochain produit.

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