Twój przewodnik po wyborze wzmacniaczy RF

Istnieje wiele protokołów RF, które można wykorzystać do komunikacji bezprzewodowej, a przemysł IC dokłada wielkich starań, aby produkować układy scalone transceiverów dla powszechnych protokołów. W zależności od produktu, który chcesz opracować, kompaktowy SoC, moduł lub układ scalony transceivera może być potrzebny dla Twoich konkretnych wymagań. Tylko najpopularniejsze protokoły osiągają ten poziom integracji, ale nie wszystkie produkty skorzystają z zintegrowanego transceivera lub modułu.

W komunikacji bezprzewodowej wzmacniacz RF jest integralną częścią front-endu RF i łańcucha sygnałowego w Twoim produkcie. Jeśli dopiero zaczynasz jako inżynier RF i musisz wybrać wzmacniacz, zapoznaj się z naszym przewodnikiem po wyborze wzmacniaczy RF. Przejdziemy przez ważne specyfikacje, na które powinieneś zwrócić uwagę, jak wpływają one na Twój system oraz jakie opcje możesz znaleźć na rynku.

Wzmacniacze RF w Twoim front-endzie i back-endzie RF

W front-endzie RF pojawia się wiele komponentów; ogólnie odnosi się to do całego układu znajdującego się między anteną odbiornika/nadajnika a procesorem cyfrowym. Front-end RF w produkcie bezprzewodowym może pojawić się jako zestaw dyskretnych komponentów, zestaw układów scalonych, wysoce zintegrowany moduł/SoC lub cokolwiek pomiędzy. Wzmacniacze RF pojawiają się po stronie Rx i Tx systemu RF.

W przypadku nadajnika o dużej mocy, po stronie Tx używany jest wzmacniacz mocy RF, podczas gdy po stronie Rx używany jest wzmacniacz RF LNA, który może być zintegrowany z odbiornikiem. Z uwagi na szeroki zakres komponentów elektronicznych i układów scalonych dostępnych na rynku, Twoje opcje są praktycznie nieograniczone. Łańcuch sygnałowy dla front-endu RF zawiera etapy pokazane poniżej:

Wiele układów scalonych transceiverów lub w pełni zintegrowanych front-endów będzie miało tego typu schemat blokowy. Po stronie Rx, wzmacniacz RF LNA musi podnieść poziom sygnału do odpowiedniego poziomu dla demodulacji i zwykle pracuje daleko poniżej nasycenia. Tymczasem wzmacniacz mocy RF po stronie Tx zwykle pracuje bardzo blisko nasycenia, aby próbować maksymalizować moc wyjściową w pożądanym zakresie częstotliwości. Mieszacze RF są powszechnym komponentem w etapach konwersji i modulatora/demodulatora w front-endzie RF.

W końcu, przełącznik antenowy jest używany do przełączania między odbiornikiem a nadajnikiem w łańcuchu sygnałowym. W systemach z MIMO, wiele przełączników antenowych jest używanych do wysyłania sygnałów do różnych etapów wzmacniaczy po linii Tx (Rx), a modulacja (demodulacja) będzie wykonywana przed (za) etapami przełączania.

Ważne specyfikacje wzmacniaczy RF

Istnieje wiele specyfikacji wzmacniaczy RF, na które należy zwrócić uwagę, ponieważ będą one wpływać na jakość odbieranego/demodulowanego sygnału. W tym przewodniku po wyborze wzmacniaczy RF chcę skupić się na trzech najważniejszych specyfikacjach potrzebnych dla każdego systemu RF działającego w szerokim zakresie częstotliwości. Powinny one stanowić punkt wyjścia do wyboru wzmacniacza RF.

Pasmo przenoszenia i wzmocnienie

To są prawdopodobnie najważniejsze specyfikacje, które musisz wziąć pod uwagę, wybierając wzmacniacz RF. Wzmacniacze RF są zazwyczaj reklamowane pod kątem ich wzmocnienia przy określonej częstotliwości lub ich pasma przenoszenia. Te terminy można podsumować jako produkt pasma przenoszenia i wzmocnienia z częstotliwością odcięcia. Nawet jeśli pasmo jest znacznie szersze niż pożądany zakres częstotliwości, nadal możesz ograniczyć szumy w systemie i ograniczyć pasmo za pomocą filtra pasmowo-przepustowego.

Punkt 3IP i punkt kompresji 1 dB

Punkt przecięcia trzeciego rzędu (OIP3) dotyczy dowolnego sygnału modulowanego częstotliwościowo i jest związany z punktem kompresji 1 dB. Ta specyfikacja staje się ważna w wzmacniaczach mocy po stronie Tx, ponieważ te wzmacniacze zwykle pracują bardzo blisko nasycenia. Nieliniowa natura wzmacniacza będzie tworzyć produkty intermodulacji, przy czym produkty trzeciego rzędu są najważniejsze. Przy pewnej mocy wejściowej w reżimie nasycenia, produkty trzeciego rzędu byłyby ekstrapolowane do tej samej intensywności co pożądane pasma boczne.

Przeglądając kartę katalogową, zwróć uwagę na moc wyjściową w punkcie kompresji 1 dB, a nie na punkt OIP3, ponieważ jest to efektywnie maksymalna moc, którą możesz uzyskać z wzmacniacza przy minimalnym zniekształceniu. Punkt 3IP jest nadal ważny, ponieważ różne standardy nakładają ograniczenia na dozwoloną intensywność produktów intermodulacji. Punkt kompresji 1 dB zwykle leży około 10 dB poniżej punktu 3IP.

Figura szumów

Szumy są nieuniknione w każdym systemie elektronicznym, w tym w łańcuchach sygnałowych RF. Figura szumów w wzmacniaczu RF mówi ci, jak szumy wejściowe są wzmacniane ze względu na wzmocnienie w wzmacniaczu. Będzie pewne zmniejszenie stosunku sygnału do szumu między wejściem a wyjściem, co będzie nieuniknione. Będzie to również pewna funkcja pasma w systemie, co jest jednym z powodów, aby ograniczyć pasmo za pomocą filtra pasmowo-przepustowego wyższego rzędu.

Zauważ, że po stronie Rx, LNA nie jest koniecznie innym typem wzmacniacza RF. To po prostu wzmacniacz, który zwykle zapewnia niższą figurę szumów niż inne wzmacniacze o porównywalnych specyfikacjach. Jeśli projektujesz po stronie Rx z układami wzmacniaczy, zwróć uwagę na figurę szumów, aby zapewnić czysty sygnał zdemodulowany.

Płaskość wzmocnienia

To jest dość różne od samego wzmocnienia i pasma, chociaż nadal związane. Jeśli projektujesz coś takiego jak system dwupasmowy lub system, który musi przesuwać się przez zakres częstotliwości, chcesz zapewnić, aby krzywa wzmocnienia była stosunkowo płaska w całym pożądanym paśmie. Innymi słowy, wzmocnienie wzmacniacza jest funkcją częstotliwości, więc figura szumów jest również funkcją częstotliwości. Płaskość wzmocnienia może być określona jako +/- wariancja lub w dB (w porównaniu do średniego wzmocnienia).

Inne ważne specyfikacje i komponenty

Inne ważne specyfikacje obejmują obudowę/ślad, temperaturę pracy, ochronę ESD, płaskość fazy i liniowość (dla LNA) w pożądanym paśmie. Ostatnia z nich może być zależna od częstotliwości, szczególnie w szerokopasmowych wzmacniaczach RF. Niektóre inne ważne komponenty, które będziesz potrzebować, to:

• Przetworniki analogowo-cyfrowe

• Anteny RF

• Pasywne elementy do sieci dopasowujących

Aby dowiedzieć się więcej o innych specyfikacjach, które są istotne dla wzmacniaczy ogólnego zastosowania, zapoznaj się z tym artykułem na blogu Octopart.

Specyfikacje przedstawione w tym przewodniku wyboru wzmacniaczy RF mogą znacznie różnić się dla różnych komponentów, które znajdziesz na rynku. Gdy potrzebujesz znaleźć nowe komponenty do swojego następnego produktu, wypróbuj zaawansowane funkcje wyszukiwania i filtrowania w Octopart. Korzystając z Octopart, będziesz miał kompleksowe rozwiązanie do zarządzania źródłami i łańcuchem dostaw. Zapoznaj się z naszą stroną zintegrowanych półprzewodników RF, aby rozpocząć wyszukiwanie potrzebnych komponentów.

Bądź na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.