Amplificadores de Potência RF para Sinais Modulados em Frequência

Amplificadores de potência RF de banda larga são componentes críticos em sistemas de comunicação, satélite e radar que utilizam modulação de frequência. Uma métrica importante que caracteriza a utilidade de um amplificador RF é sua largura de banda e potência de saída. A largura de banda e a potência de saída desses componentes determinarão se eles podem ser usados em radar com varredura de frequência, aplicações celulares ou satelitais. Comparados a outras aplicações RF, como medições científicas de precisão que requerem uma largura de banda muito menor, sistemas para essas áreas de aplicação emergentes farão uso de amplificadores de potência RF como nunca antes.

Aplicações de Amplificadores de Potência RF

De acordo com pesquisas da empresa MarketWatch, até 2023, o mercado geral de amplificadores de potência RF deve ultrapassar $27 bilhões. Espera-se que amplificadores de potência RF sejam usados em uma variedade de aplicações, variando de sistemas de radar para carros e drones, a dispositivos móveis que precisam emitir em uma variedade de bandas de frequência.

Embora você certamente possa comprar um módulo integrado de transceptor RF que é projetado para operar em uma banda de frequência específica para uma aplicação específica, designers que querem inovar para novas aplicações RF precisarão comprar componentes separados e desenvolver seus próprios sistemas. Amplificadores de potência RF são apenas um dos muitos componentes diferentes que serão necessários para construir esses sistemas para várias aplicações.

No âmbito dos sistemas de radar FMCW com varredura e 5G, os designers precisam de amplificadores de potência RF de banda larga com ampla faixa linear. Uma largura de banda mais ampla fornece maior resolução de detecção de posição e velocidade do alvo. Em aplicações celulares, a largura de banda das diferentes bandas de comunicação é bastante estreita comparada aos sistemas de radar, e amplificadores de potência RF de banda larga precisarão ser usados para comunicação em uma variedade de bandas.

Escolhendo um Amplificador de Potência RF

Além dos aspectos padrão como custo e tamanho, os designers devem considerar alguns dos seguintes aspectos ao escolher um amplificador de potência RF:

• Ponto de intercepção de 3ª ordem (OIP3). Isso determina a faixa utilizável de potências de entrada em um amplificador de RF sobre a qual a potência de saída será linear na presença de produtos de intermodulação. Um valor mais alto indica que uma maior faixa de valores de potência de entrada pode ser usada antes que os produtos de terceira ordem sejam emitidos com a mesma intensidade das frequências desejadas.
• Largura de banda. A largura de banda de um amplificador de RF define a faixa de frequência utilizável. Para aplicações de radar com varredura de frequência e celulares, uma largura de banda mais ampla é a melhor opção. Para amplificação de potência geral, seu amplificador de potência deve operar de DC até altas frequências de RF (micro-ondas e mmWave).
• Potência de saída. Isso efetivamente determina a faixa útil para sua aplicação.
• Estabilidade de temperatura. Amplificadores de RF podem atingir alta temperatura durante a operação, e a saída não deve desviar por mais de alguns dB em alta temperatura.
• Processo semicondutor. Dispositivos GaAs são melhores em frequências GHz mais baixas (ou seja, 10-30 GHz), enquanto GaN é a melhor escolha em frequências mais altas.
• Espectro de ganho. Seu amplificador de potência RF deve ter um ganho razoavelmente plano em toda a largura de banda.

Analog Devices, HMC8142 e HMC7543

O amplificador de potência RF HMC8142 é ideal para acionar emissores de 81 a 86 GHz. Isso o coloca mais próximo de aplicações de radar UAV e 5G, enquanto o HMC7543 é melhor para radar automotivo. Note que o HMC7543 também está disponível como um bandeja de chip nu por um custo muito menor. Com potência de saída nominal de ~26 dBm (ponto de compressão de 1 dB) e OIP3 de ~29 dBm, esses amplificadores de banda larga podem ser usados para acionar emissores de radar com varredura de frequência com alcance razoavelmente longo e largura de banda de varredura ampla. A resposta de ganho do HMC8142 também é razoavelmente plana em toda a largura de banda; o HMC7453 tem resposta similar.

Resposta de ganho do amplificador RF de banda larga HMC8142, do datasheet.

Qorvo, QPA1027

O amplificador RF de banda larga QPA1027 da Qorvo é uma escolha melhor para sistemas futuros para radar de banda S ou comunicações por satélite (2,8 a 3,5 GHz). Com potência de saída alcançando 48 dBm na saturação, este amplificador pode fornecer transmissão de longo alcance nessas aplicações. Note que a potência de entrada necessária de 26 dBm nessa potência de saturação pode requerer um estágio de amplificador a montante ou um sintetizador de frequência de saída de alta potência para alcançar tais altas potências de saída.

A largura de banda de 0,7 GHz fornece uma resolução de detecção de alcance decente em aplicações de radar de banda S que é comparável a módulos de radar automotivo de 24 GHz. Um ponto importante a ser notado é a estabilidade de temperatura e potência de entrada (veja abaixo). Este amplificador tem saída extremamente estável em quase toda a largura de banda.

Estabilidade de temperatura do amplificador de potência RF de banda larga QPA1027, encontrado na folha de dados da Qorvo

Devemos notar que a Qorvo oferece vários outros produtos que são projetados para alta saída de potência em outras partes do espectro LTE existente e em frequências mais altas (dezenas de GHz). Eles estão dedicados a fornecer soluções para essas áreas de aplicação futuras, tanto como módulos integrados quanto componentes discretos.

MACOM, MAAP-011250

O amplificador de potência RF MAAP-011250 é uma excelente opção de baixo custo para uma variedade de aplicações e está disponível em carretéis de 500 unidades (número de peça MAAP-011250-TR0500). Esses dispositivos são ideais para dispositivos 5G e aplicações VSAT de 27,5 a 30 GHz. A largura de banda é mais estreita do que outros produtos, pois este produto é mais especializado em 5G, VAST e áreas relacionadas. Este produto oferece uma saída de potência de 4 W com 20% de eficiência a um viés de 6 V, tornando-o útil em telefones móveis.

Esquemático de aplicação para o amplificador de potência MAAP-011250, da folha de dados do MAAP-011250

Com todas as importantes aplicações de RF que em breve estarão disponíveis, os projetistas de sistemas precisam de acesso a uma ampla gama de amplificadores de potência RF para seus novos produtos. Se você está procurando o amplificador de potência RF certo para o seu próximo sistema, tente usar nosso guia de Seleção de Peças para determinar a melhor opção para o seu próximo produto.

Mantenha-se atualizado com nossos últimos artigos, inscrevendo-se em nossa newsletter.