La tua guida alla scelta di amplificatori RF

Ci sono molti protocolli RF che puoi utilizzare per la comunicazione senza fili, e l'industria dei circuiti integrati si è impegnata molto per produrre IC transceiver per i protocolli comuni. A seconda del prodotto che vuoi sviluppare, un SoC compatto, un modulo o un IC transceiver per le tue esigenze particolari. Solo i protocolli più popolari raggiungono questo livello di integrazione, ma non tutti i prodotti trarranno vantaggio da un transceiver integrato o da un modulo.

Per la comunicazione senza fili, un amplificatore RF è una parte integrante del front end RF e della catena di segnale nel tuo prodotto. Se stai appena iniziando come ingegnere RF e devi selezionare un amplificatore, dai un'occhiata alla nostra guida alla selezione degli amplificatori RF. Passeremo in rassegna le specifiche importanti a cui dovresti prestare attenzione, come influenzano il tuo sistema e quali opzioni puoi aspettarti di trovare sul mercato.

Gli amplificatori RF nel tuo front end e back end RF

Ci sono molti componenti che appaiono in un front end RF; questo si riferisce generalmente a tutta la circuiteria che si trova tra l'antenna del ricevitore/trasmittente e il processore digitale. Il front end RF in un prodotto wireless può apparire come un insieme di componenti discreti, un insieme di IC, un modulo/SoC altamente integrato, o qualsiasi cosa in mezzo. Gli amplificatori RF appaiono nei lati Rx e Tx di un sistema RF.

Per un trasmettitore ad alta potenza, un amplificatore RF di potenza viene utilizzato sul lato Tx, mentre il lato Rx utilizza un RF LNA che può essere integrato nel ricevitore. Con la gamma di componenti elettronici e IC sul mercato, le tue opzioni sono praticamente infinite. La catena di segnale per un front end RF contiene le fasi mostrate di seguito:

Molti IC transceiver o front-end completamente integrati avranno questo tipo di diagramma a blocchi. Sul lato Rx, l'RF LNA deve portare il livello del segnale a un livello adatto per la demodulazione e normalmente funziona ben al di sotto della saturazione. Nel frattempo, l'amplificatore RF di potenza sul lato Tx è normalmente utilizzato molto vicino alla saturazione per cercare di massimizzare l'uscita di potenza nella gamma di frequenza desiderata. I mixer RF sono un componente comune nelle fasi di conversione e modulatore/demodulatore in un front end RF.

Infine, un interruttore d'antenna viene utilizzato per passare tra le gambe Rx e Tx della catena di segnale. Nei sistemi con MIMO, vengono utilizzati più interruttori d'antenna per inviare segnali a diversi stadi di amplificazione sulle linee Tx (Rx) e la modulazione (demodulazione) verrà eseguita a monte (a valle) dagli stadi di commutazione.

Specifiche importanti degli amplificatori RF

Ci sono molte specifiche degli amplificatori RF a cui prestare attenzione poiché queste influenzeranno la qualità del segnale ricevuto/demodulato. In questa guida alla selezione degli amplificatori RF, voglio concentrarmi sulle tre specifiche più importanti necessarie per qualsiasi sistema RF che opera su un'ampia gamma di frequenze. Queste dovrebbero costituire il punto di partenza per la selezione di un amplificatore RF.

Larghezza di banda e guadagno

Queste sono probabilmente le specifiche più importanti da considerare nella selezione di un amplificatore RF. Gli amplificatori RF sono normalmente pubblicizzati in termini del loro guadagno a una specifica frequenza, o della loro larghezza di banda. Questi termini possono essere riassunti come un prodotto guadagno-larghezza di banda con una frequenza di taglio. Anche se la larghezza di banda è molto più ampia della gamma di frequenze desiderata, è comunque possibile eliminare il rumore nel sistema e limitare la larghezza di banda con un filtro passa-banda.

Punto 3IP e Punto di Compressione a 1 dB

Il punto di intercettazione del terzo ordine (OIP3) si applica a qualsiasi segnale modulato in frequenza ed è correlato al punto di compressione a 1 dB. Questa specifica diventa importante negli amplificatori di potenza sul lato Tx poiché questi amplificatori operano normalmente molto vicino alla saturazione. La natura non lineare dell'amplificatore creerà prodotti di intermodulazione, con i prodotti di terzo ordine che sono i più importanti. A una certa potenza di ingresso nel regime di saturazione, i prodotti di terzo ordine si estenderebbero alla stessa intensità delle bande laterali desiderate.

Quando si guarda un datasheet, prestare attenzione alla potenza di uscita al punto di compressione a 1 dB piuttosto che al punto OIP3 poiché questo è effettivamente la massima potenza che si può ottenere dall'amplificatore con distorsione minima. Il punto 3IP è comunque importante poiché diversi standard pongono limiti sull'intensità consentita dei prodotti di intermodulazione. Il punto di compressione a 1 dB tende a trovarsi circa 10 dB sotto il punto 3IP.

Figura di Rumore

Il rumore è inevitabile in qualsiasi sistema elettronico, inclusi i catene di segnale RF. La figura di rumore in un amplificatore RF ti dice essenzialmente come il rumore di ingresso viene amplificato a causa del guadagno nell'amplificatore. Ci sarà una certa diminuzione del rapporto segnale/rumore tra l'ingresso e l'uscita, che sarà inevitabile. Questo sarà anche una funzione della larghezza di banda nel sistema, che è una ragione per limitare la larghezza di banda con un filtro passa-banda di ordine superiore.

Da notare che, sul lato Rx, l'LNA non è necessariamente un tipo di amplificatore RF diverso. È semplicemente un amplificatore che tende a fornire una figura di rumore inferiore rispetto ad altri amplificatori con specifiche comparabili. Se stai progettando per il lato Rx con IC di amplificatori, presta attenzione alla figura di rumore per assicurarti di catturare un segnale demodulato pulito.

Piattitudine del Guadagno

Questo è piuttosto diverso dal solo guadagno e larghezza di banda, sebbene sia ancora correlato. Se stai progettando qualcosa come un sistema a doppia banda o un sistema che deve spazzare attraverso una gamma di frequenze, vuoi assicurarti che la curva di guadagno sia relativamente piatta in tutta la larghezza di banda desiderata. In altre parole, il guadagno di un amplificatore è una funzione della frequenza, quindi anche la figura di rumore è una funzione della frequenza. La piattitudine del guadagno può essere specificata come una varianza +/- o in dB (rispetto al guadagno medio).

Altre Specifiche e Componenti Importanti

Altre specifiche importanti includono il package/impronta, la temperatura di esercizio, la protezione ESD, la piattezza di fase e la linearità (per gli LNA) nella banda di frequenza desiderata. Quest'ultima può dipendere dalla frequenza, in particolare negli amplificatori RF a banda larga. Alcuni altri componenti importanti di cui avrai bisogno includono:

• Convertitori analogico-digitali

• Antenne RF

• Passivi per reti di adattamento

Per saperne di più su alcune altre specifiche che sono rilevanti per gli amplificatori di uso generale, dai un'occhiata a questo articolo sul blog di Octopart.

Le specifiche mostrate in questa guida alla selezione degli amplificatori RF possono variare notevolmente per i diversi componenti che troverai sul mercato. Quando hai bisogno di trovare nuovi componenti per il tuo prossimo prodotto, prova a utilizzare le funzionalità di ricerca avanzata e filtraggio in Octopart. Utilizzando Octopart, avrai una soluzione completa per l'approvvigionamento e la gestione della catena di fornitura. Dai un'occhiata alla nostra pagina sui semiconduttori RF integrati per iniziare a cercare i componenti di cui hai bisogno.

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