RF 증폭기 선택 가이드

작성 날짜: 시월 30, 2020
업데이트 날짜: 칠월 1, 2024

무선 통신을 위해 사용할 수 있는 많은 RF 프로토콜이 있으며, IC 산업은 일반적인 프로토콜을 위한 송수신기 IC를 생산하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 개발하고자 하는 제품에 따라, 특정 요구 사항에 맞는 컴팩트 SoC, 모듈 또는 송수신기 IC가 필요할 것입니다. 가장 인기 있는 프로토콜만이 이러한 통합 수준을 볼 수 있지만, 모든 제품이 통합된 송수신기나 모듈의 혜택을 받는 것은 아닙니다.

무선 통신의 경우, RF 증폭기는 제품의 RF 프론트 엔드 및 신호 체인에서 중요한 부분입니다. RF 엔지니어로서 막 시작했고 증폭기를 선택해야 한다면, 저희의 RF 증폭기 선택 가이드를 살펴보세요. 중요한 사양에 주의를 기울여야 할 부분, 이것들이 시스템에 미치는 영향, 시장에서 찾을 수 있는 옵션에 대해 설명하겠습니다.

RF 프론트 엔드 및 백 엔드의 RF 증폭기

RF 프론트 엔드에는 많은 구성 요소가 등장합니다; 이는 일반적으로 수신기/송신기 안테나와 디지털 프로세서 사이에 나타나는 모든 회로를 말합니다. 무선 제품의 RF 프론트 엔드는 이산 구성 요소 세트, IC 세트, 고도로 통합된 모듈/SoC 또는 그 사이의 어떤 것으로 나타날 수 있습니다. RF 증폭기는 RF 시스템의 Rx 및 Tx 측면에 나타납니다.

고출력 송신기의 경우, Tx 측면에는 전력 RF 증폭기가 사용되며, Rx 측면에는 수신기에 통합될 수 있는 RF LNA가 사용됩니다. 시장에 나와 있는 전자 구성 요소와 IC의 범위를 고려할 때, 선택할 수 있는 옵션은 사실상 무한합니다. RF 프론트 엔드의 신호 체인에는 아래에 표시된 단계가 포함됩니다:

많은 송수신기 IC 또는 완전히 통합된 프론트 엔드는 이러한 유형의 블록 다이어그램을 가지고 있습니다. Rx 측면에서, RF LNA는 신호 수준을 복조에 적합한 수준으로 올려야 하며, 일반적으로 포화 상태 이하에서 작동합니다. 한편, Tx 측면의 RF 전력 증폭기는 원하는 주파수 범위에서 출력 전력을 최대화하려고 시도하면서 일반적으로 포화에 매우 가깝게 작동합니다. RF 믹서는 RF 프론트 엔드의 변환 및 변조기/복조기 단계에서 흔히 볼 수 있는 구성 요소입니다.

마지막으로, 안테나 스위치는 신호 체인의 Rx 및 Tx 다리 사이를 전환하는 데 사용됩니다. MIMO가 있는 시스템에서는 여러 안테나 스위치가 Tx (Rx) 라인의 다른 증폭기 단계로 신호를 보내고, 변조 (복조)는 스위칭 단계의 상류 (하류)에서 수행됩니다.

중요한 RF 증폭기 사양

수신/복조된 신호의 품질에 영향을 미치는 많은 RF 증폭기 사양에 주의를 기울여야 합니다. 이 RF 증폭기 선택 가이드에서는 광대역 주파수 범위에서 작동하는 모든 RF 시스템에 필요한 세 가지 가장 중요한 사양에 초점을 맞추고 싶습니다. 이것들은 RF 증폭기를 선택하기 위한 출발점이 되어야 합니다.

대역폭 및 이득

이것들은 RF 증폭기를 선택할 때 고려해야 할 가장 중요한 사양일 것입니다. RF 증폭기는 일반적으로 특정 주파수에서의 이득이나 대역폭 측면에서 광고됩니다. 이 용어들은 컷오프 주파수를 가진 이득-대역폭 곱으로 요약될 수 있습니다. 대역폭이 원하는 주파수 범위보다 훨씬 크더라도, 대역 통과 필터로 시스템의 노이즈를 차단하고 대역폭을 제한할 수 있습니다.

3차 접점과 1 dB 압축점

3차 접점(OIP3)은 주파수 변조 신호에 적용되며 1 dB 압축점과 관련이 있습니다. 이 사양은 Tx 측의 전력 증폭기에서 중요해집니다. 이 증폭기들은 일반적으로 포화에 매우 가까운 상태에서 작동합니다. 증폭기의 비선형 특성은 상호변조 생성물을 만들어내며, 3차 생성물이 가장 중요합니다. 포화 영역에서 어떤 입력 전력에서는 3차 생성물이 원하는 부대역과 같은 강도로 추정될 것입니다.

데이터시트를 볼 때, OIP3 점보다는 1 dB 압축점에서의 출력 전력에 주의를 기울이십시오. 이것은 실제로 최소한의 왜곡으로 증폭기에서 얻을 수 있는 최대 전력입니다. 3IP 점은 여전히 중요합니다. 다른 기준들이 상호변조 생성물의 허용 강도에 제한을 두기 때문입니다. 1 dB 압축점은 보통 3IP 점보다 약 10 dB 낮게 위치합니다.

잡음 지수

잡음은 RF 신호 체인을 포함한 모든 전자 시스템에서 불가피합니다. RF 증폭기의 잡음 지수는 기본적으로 증폭기의 이득으로 인해 입력 잡음이 얼마나 증폭되는지 알려줍니다. 입력과 출력 사이에 신호 대 잡음 비율이 어느 정도 감소할 것이며, 이는 피할 수 없을 것입니다. 이것은 또한 시스템의 대역폭의 함수이기도 하며, 이것이 고차 대역 통과 필터로 대역폭을 제한하는 이유 중 하나입니다.

Rx 측에서, LNA가 반드시 RF 증폭기의 다른 유형은 아닙니다. 단지 비교 가능한 사양을 가진 다른 증폭기보다 낮은 잡음 지수를 제공하는 증폭기일 뿐입니다. Rx 측을 위해 증폭기 IC를 설계할 때, 깨끗한 복조 신호를 캡처할 수 있도록 잡음 지수에 주의를 기울이십시오.

이득 평탄도

이것은 이득과 대역폭만으로는 다소 다릅니다. 하지만 여전히 관련이 있습니다. 이중 대역 시스템이나 주파수 범위를 훑어야 하는 시스템을 설계하는 경우, 원하는 대역폭 전체에서 이득 곡선이 상대적으로 평탄하도록 하고 싶을 것입니다. 즉, 증폭기의 이득은 주파수의 함수이므로, 잡음 지수도 주파수의 함수입니다. 이득 평탄도는 +/- 변동이나 dB(평균 이득과 비교)로 명시될 수 있습니다.

기타 중요한 사양 및 구성 요소

다른 중요한 사양에는 패키지/풋프린트, 작동 온도, ESD 보호, 위상 평탄도 및 원하는 대역폭에서의 선형성(LNA의 경우)이 포함됩니다. 이 중 마지막 사항은 특히 광대역 RF 증폭기에서 주파수에 따라 달라질 수 있습니다. 필요한 몇 가지 다른 중요한 구성 요소는 다음과 같습니다:

일반 목적 증폭기에 관련된 몇 가지 다른 사양에 대해 자세히 알아보려면, Octopart 블로그의 이 글을 확인하세요.

이 RF 증폭기 선택 가이드에 표시된 사양은 시장에서 찾을 수 있는 다양한 구성 요소에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 다음 제품을 위한 새로운 구성 요소를 찾을 때는 Octopart의 고급 검색 및 필터링 기능을 사용해 보세요. Octopart를 사용하면 소싱 및 공급망 관리를 위한 완벽한 솔루션을 갖게 됩니다. 필요한 구성 요소를 검색하기 시작하려면 통합 RF 반도체 페이지를 확인하세요.

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