Votre guide de sélection d'amplificateurs RF

Il existe de nombreux protocoles RF que vous pouvez utiliser pour la communication sans fil, et l'industrie des circuits intégrés a fait de grands efforts pour produire des circuits intégrés émetteurs-récepteurs pour les protocoles courants. Selon le produit que vous souhaitez développer, un SoC compact, un module ou un circuit intégré émetteur-récepteur pour vos besoins spécifiques. Seuls les protocoles les plus populaires bénéficient de ce niveau d'intégration, mais tous les produits ne tireront pas avantage d'un émetteur-récepteur ou d'un module intégré.

Pour la communication sans fil, un amplificateur RF est une partie intégrante de l'extrémité avant RF et de la chaîne de signal dans votre produit. Si vous débutez en tant qu'ingénieur RF et que vous devez sélectionner un amplificateur, jetez un œil à notre guide de sélection d'amplificateurs RF. Nous passerons en revue les spécifications importantes auxquelles vous devez prêter attention, comment elles affectent votre système, et quelles options vous pouvez vous attendre à trouver sur le marché.

Amplificateurs RF dans votre extrémité avant et arrière RF

Il existe de nombreux composants qui apparaissent dans une extrémité avant RF ; cela fait généralement référence à tout le circuit qui se trouve entre l'antenne émetteur/récepteur et le processeur numérique. L'extrémité avant RF dans un produit sans fil peut apparaître sous forme d'un ensemble de composants discrets, d'un ensemble de circuits intégrés, d'un module/SOC hautement intégré, ou de tout ce qui se trouve entre les deux. Les amplificateurs RF apparaissent dans les côtés Rx et Tx d'un système RF.

Pour un émetteur de haute puissance, un amplificateur RF de puissance est utilisé sur le côté Tx, tandis que le côté Rx utilise un LNA RF qui peut être intégré dans le récepteur. Avec la gamme de composants électroniques et de circuits intégrés sur le marché, vos options sont pratiquement sans fin. La chaîne de signal pour une extrémité avant RF contient les étapes montrées ci-dessous :

De nombreux circuits intégrés émetteurs-récepteurs ou extrémités avant entièrement intégrées auront ce type de schéma de bloc. Sur le côté Rx, le LNA RF doit amener le niveau du signal à un niveau approprié pour la démodulation et fonctionne normalement bien en dessous de la saturation. Pendant ce temps, l'amplificateur de puissance RF sur le côté Tx est normalement utilisé très près de la saturation pour essayer de maximiser la sortie de puissance dans la plage de fréquences souhaitée. Les mélangeurs RF sont un composant commun dans les étapes de conversion et de modulateur/démodulateur dans une extrémité avant RF.

Enfin, un commutateur d'antenne est utilisé pour passer entre les branches Rx et Tx de la chaîne de signal. Dans les systèmes avec MIMO, plusieurs commutateurs d'antenne sont utilisés pour envoyer des signaux à différents étages d'amplification sur les lignes Tx (Rx), et la modulation (démodulation) sera effectuée en amont (en aval) des étages de commutation.

Spécifications importantes des amplificateurs RF

Il existe de nombreuses spécifications d'amplificateurs RF auxquelles prêter attention car celles-ci auront un impact sur la qualité du signal reçu/démodulé. Dans ce guide de sélection d'amplificateurs RF, je souhaite me concentrer sur les trois spécifications les plus importantes nécessaires pour tout système RF fonctionnant sur une large gamme de fréquences. Celles-ci devraient constituer le point de départ pour sélectionner un amplificateur RF.

Bande passante et gain

Ce sont probablement les spécifications les plus importantes à considérer lors de la sélection d'un amplificateur RF. Les amplificateurs RF sont normalement annoncés en termes de leur gain à une fréquence spécifique, ou de leur bande passante. Ces termes peuvent être résumés comme un produit gain-bande passante avec une fréquence de coupure. Même si la bande passante est beaucoup plus grande que la plage de fréquences souhaitée, vous pouvez toujours éliminer le bruit dans le système et limiter la bande passante avec un filtre passe-bande.

Point 3IP et point de compression à 1 dB

Le point d'interception du troisième ordre (OIP3) s'applique à tout signal modulé en fréquence et est lié au point de compression à 1 dB. Cette spécification devient importante dans les amplificateurs de puissance du côté Tx car ces amplificateurs fonctionnent normalement très près de la saturation. La nature non linéaire de l'amplificateur créera des produits d'intermodulation, les produits du troisième ordre étant les plus importants. À une certaine puissance d'entrée dans le régime de saturation, les produits du troisième ordre extrapoleraient à la même intensité que les bandes latérales souhaitées.

Lorsque vous consultez une fiche technique, prêtez attention à la puissance de sortie au point de compression à 1 dB plutôt qu'au point OIP3 car c'est effectivement la puissance maximale que vous pouvez obtenir de l'amplificateur avec une distorsion minimale. Le point 3IP reste important car différentes normes imposent des limites sur l'intensité autorisée des produits d'intermodulation. Le point de compression à 1 dB se situe généralement environ 10 dB en dessous du point 3IP.

Figure de bruit

Le bruit est inévitable dans tout système électronique, y compris les chaînes de signaux RF. La figure de bruit dans un amplificateur RF vous indique essentiellement comment le bruit d'entrée est amplifié en raison du gain dans l'amplificateur. Il y aura une certaine diminution du rapport signal sur bruit entre l'entrée et la sortie, ce qui sera inévitable. Cela sera également une fonction de la bande passante dans le système, ce qui est une raison de limiter la bande passante avec un filtre passe-bande d'ordre supérieur.

Notez que, du côté Rx, le LNA n'est pas nécessairement un type différent d'amplificateur RF. C'est simplement un amplificateur qui tend à fournir une figure de bruit plus faible que d'autres amplificateurs aux spécifications comparables. Si vous concevez pour le côté Rx avec des circuits intégrés d'amplificateur, faites attention à la figure de bruit pour vous assurer de capturer un signal démodulé propre.

Platitude de gain

Cela diffère plutôt du gain et de la bande passante seuls, bien que toujours lié. Si vous concevez quelque chose comme un système bi-bande ou un système qui doit balayer une gamme de fréquences, vous voulez vous assurer que la courbe de gain est relativement plate sur toute la bande passante souhaitée. En d'autres termes, le gain d'un amplificateur est une fonction de la fréquence, donc la figure de bruit est également une fonction de la fréquence. La platitude de gain peut être spécifiée comme une variance +/- ou en dB (comparée au gain moyen).

Autres spécifications et composants importants

D'autres spécifications importantes incluent le boîtier/empreinte, la température de fonctionnement, la protection ESD, la planéité de phase et la linéarité (pour les LNA) dans la bande passante souhaitée. Cette dernière peut dépendre de la fréquence, en particulier dans les amplificateurs RF à large bande. Quelques autres composants importants dont vous aurez besoin comprennent :

• Convertisseurs analogique-numérique

• Antennes RF

• Passifs pour réseaux d'adaptation

Pour en savoir plus sur certaines autres spécifications pertinentes pour les amplificateurs à usage général, jetez un œil à cet article sur le blog d'Octopart.

Les spécifications présentées dans ce guide de sélection d'amplificateurs RF peuvent varier considérablement pour différents composants que vous trouverez sur le marché. Lorsque vous avez besoin de trouver de nouveaux composants pour votre prochain produit, essayez d'utiliser les fonctionnalités de recherche avancée et de filtrage sur Octopart. En utilisant Octopart, vous disposerez d'une solution complète pour l'approvisionnement et la gestion de la chaîne d'approvisionnement. Regardez notre page de semi-conducteurs RF intégrés pour commencer à chercher les composants dont vous avez besoin.

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