周波数変調信号用RFパワーアンプ

広帯域RFパワーアンプは、周波数変調を使用する通信、衛星、レーダーシステムにおいて重要なコンポーネントです。RFアンプの有用性を特徴づける重要な指標の一つは、その帯域幅と出力電力です。これらのコンポーネントからの帯域幅と出力電力は、チャープレーダー、セルラー、または衛星アプリケーションで使用できるかどうかを決定します。精密科学測定のような他のRFアプリケーションと比較して、これらの新興アプリケーション領域のシステムは以前よりもRFパワーアンプをより多く使用するでしょう。

RFパワーアンプのアプリケーション

MarketWatchの調査によると、2023年までにRFパワーアンプの全体市場は270億ドルを超えると予想されます。RFパワーアンプは、自動車やドローンのレーダーシステムから、さまざまな周波数帯で発信する必要があるモバイルデバイスに至るまで、さまざまなアプリケーションで使用されると予想されます。

特定の周波数帯で特定のアプリケーションに対応するように設計された統合RFトランシーバーモジュールを購入することもできますが、新しいRFアプリケーションのために革新を望む設計者は、別々のコンポーネントを購入し、独自のシステムを開発する必要があります。RFパワーアンプは、さまざまなアプリケーションのためのこれらのシステムを構築するために必要とされる多くの異なるコンポーネントのうちの1つです。

チャープFMCWレーダーシステムや5Gの領域では、設計者は広い線形範囲を持つ広帯域RFパワーアンプを必要とします。より広い帯域幅は、より高い目標位置と速度検出解像度を提供します。セルラーアプリケーションでは、異なる通信帯の帯域幅はレーダーシステムと比較してかなり狭いため、さまざまな帯での通信には広帯域RFパワーアンプを使用する必要があります。

RFパワーアンプの選択

コストやフットプリントなどの標準的な側面に加えて、設計者はRFパワーアンプを選択する際に、以下のようないくつかの側面を考慮するべきです：

• 第3次相互変調歪点（OIP3）。これは、相互変調生成物の存在下で出力電力が線形になるRFアンプの入力電力の使用可能範囲を決定します。高い値は、第三次生成物が所望の周波数と同じ強度で出力される前に、より広い範囲の入力電力値を使用できることを示します。
• 帯域幅。 RFアンプの帯域幅は、使用可能な周波数範囲を定義します。チャープレーダーやセルラーアプリケーションには、より広い帯域幅が良い選択です。一般的な電力増幅には、電力アンプはDCから高いRF周波数（マイクロ波およびミリ波）まで動作するべきです。
• 出力電力。 これは、アプリケーションの有用な範囲を効果的に決定します。
• 温度安定性。 RFアンプは動作中に高温に達することがあり、高温時に出力が数dB以上逸脱するべきではありません。
• 半導体プロセス。 GaAsデバイスは低GHz周波数（例えば、10-30 GHz）で最適ですが、高周波数ではGaNが最良の選択です。
• 利得スペクトル。 RF電力アンプは、帯域幅全体で比較的フラットな利得を持つべきです。

Analog Devices, HMC8142およびHMC7543

HMC8142 RF電力アンプは、81から86 GHzのエミッタを駆動するのに理想的です。これは、5GやUAVレーダーアプリケーションに近い位置にありますが、HMC7543は自動車用レーダーに適しています。HMC7543は、はるかに低コストでピンベアダイトレイとしても入手可能です。約26 dBm（1 dB圧縮点）の公称出力電力と約29 dBmのOIP3を持つこれらの広帯域アンプは、比較的長い範囲と広いチャープ帯域幅を持つチャープレーダーエミッタを駆動するために使用できます。HMC8142の利得応答は、帯域幅全体で比較的フラットです。HMC7453も同様の応答を持っています。

HMC8142広帯域RFアンプの利得応答、データシートより。

Qorvo, QPA1027

QPA1027 Qorvoの広帯域RFアンプは、Sバンドレーダーや衛星通信（2.8から3.5 GHz）のための今後のシステムにとってより良い選択です。飽和時に48 dBmに達する出力電力を持つこのアンプは、これらのアプリケーションで長距離伝送を提供できます。この飽和電力で必要な26 dBmの入力電力は、このような高出力を達成するために上流のアンプステージまたは高出力周波数シンセサイザーが必要になるかもしれません。

0.7 GHzの帯域幅は、24 GHz自動車用レーダーモジュールと比較して、Sバンドレーダーアプリケーションで十分な範囲検出解像度を提供します。温度および入力電力の安定性（下記参照）が重要な点です。このアンプは、ほぼ全帯域幅にわたって非常に安定した出力を持っています。

Qorvoの広帯域RFパワーアンプ、QPA1027の温度安定性については、Qorvoのデータシートで確認できます

Qorvoは、既存のLTEスペクトラムの他の部分やより高い周波数（数十GHz）で高出力を提供するために設計された多くの他の製品を提供していることに注意すべきです。これらの今後のアプリケーション領域に対するソリューションを、統合モジュールおよび個別コンポーネントの両方で提供することに専念しています。

MACOM, MAAP-011250

MAAP-011250 RFパワーアンプは、さまざまなアプリケーションに対して優れた低コストオプションであり、500ユニットのリールで提供されています（部品番号MAAP-011250-TR0500）。これらのデバイスは、27.5から30 GHzの範囲の5GデバイスおよびVSATアプリケーションに最適です。この製品は他の製品よりも帯域幅が狭いですが、5G、VAST、および関連分野により特化しています。この製品は、6Vのバイアスで20%の効率で4Wの出力を提供し、モバイルハンドセットに有用です。

MAAP-011250パワーアンプのアプリケーション回路図、MAAP-011250データシートより

間もなくオンラインになる重要なRFアプリケーションには、システムデザイナーが新製品に対して幅広いRFパワーアンプにアクセスする必要があります。次のシステムに最適なRFパワーアンプを探している場合は、パーツセレクターガイドを使用して、次の製品に最適なオプションを決定してください。

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