Seu Guia de Seleção de Amplificadores RF

Criada: Outubro 30, 2020
Atualizada: Julho 1, 2024

Existem muitos protocolos RF que você pode usar para comunicação sem fio, e a indústria de CI fez grandes esforços para produzir CIs transceptores para protocolos comuns. Dependendo do produto que você deseja desenvolver, um SoC compacto, módulo ou CI transceptor para suas necessidades específicas. Apenas os protocolos mais populares alcançam esse nível de integração, mas nem todos os produtos se beneficiarão de um transceptor ou módulo integrado.

Para comunicação sem fio, um amplificador RF é uma parte integral da frente de RF e da cadeia de sinal no seu produto. Se você está começando como engenheiro de RF e precisa selecionar um amplificador, dê uma olhada no nosso guia de seleção de amplificadores RF. Vamos passar pelas especificações importantes que você deve prestar atenção, como elas afetam seu sistema e quais opções você pode esperar encontrar no mercado.

Amplificadores RF na Sua Frente de RF e no Final

Há muitos componentes que aparecem em uma frente de RF; isso geralmente se refere a toda a circuitaria que aparece entre a antena do receptor/transmissor e o processador digital. A frente de RF em um produto sem fio pode aparecer como um conjunto de componentes discretos, um conjunto de CIs, um módulo/SoC altamente integrado, ou qualquer coisa entre eles. Amplificadores RF aparecem nos lados Rx e Tx de um sistema RF.

Para um transmissor de alta potência, um amplificador de potência RF é usado no lado Tx, enquanto o lado Rx usa um LNA RF que pode ser integrado ao receptor. Com a gama de componentes eletrônicos e CIs no mercado, suas opções são praticamente infinitas. A cadeia de sinal para uma frente de RF contém os estágios mostrados abaixo:

Muitos CIs transceptores ou frentes totalmente integradas terão este tipo de diagrama de blocos. No lado Rx, o LNA RF precisa elevar o nível do sinal a um nível adequado para demodulação e normalmente opera bem abaixo da saturação. Enquanto isso, o amplificador de potência RF no lado Tx é normalmente operado muito próximo da saturação para tentar maximizar a saída de potência na faixa de frequência desejada. Misturadores RF são um componente comum nas etapas de conversão e modulador/demodulador em uma frente de RF.

Finalmente, um switch de antena é usado para alternar entre as pernas Rx e Tx da cadeia de sinal. Em sistemas com MIMO, vários switches de antena são usados para enviar sinais para diferentes estágios de amplificação nas linhas Tx (Rx), e a modulação (demodulação) será realizada a montante (a jusante) dos estágios de comutação.

Especificações Importantes de Amplificadores RF

Há muitas especificações de amplificadores RF às quais prestar atenção, pois estas impactarão a qualidade do sinal recebido/demodulado. Neste guia de seleção de amplificadores RF, quero focar nas três especificações mais importantes necessárias para qualquer sistema RF operando em uma ampla faixa de frequência. Estas devem formar o ponto de partida para selecionar um amplificador RF.

Largura de Banda e Ganho

Estas são provavelmente as especificações mais importantes que você precisará considerar ao selecionar um amplificador RF. Amplificadores RF são normalmente anunciados em termos de seu ganho em uma frequência específica, ou sua largura de banda. Esses termos podem ser resumidos como um produto ganho-largura de banda com uma frequência de corte. Mesmo que a largura de banda seja muito maior do que a faixa de frequência desejada, você ainda pode cortar o ruído no sistema e limitar a largura de banda com um filtro passa-banda.

Ponto 3IP e Ponto de Compressão de 1 dB

O ponto de intercepção de terceira ordem (OIP3) aplica-se a qualquer sinal modulado em frequência e está relacionado ao ponto de compressão de 1 dB. Esta especificação torna-se importante em amplificadores de potência no lado Tx, pois esses amplificadores normalmente operam muito próximos da saturação. A natureza não linear do amplificador criará produtos de intermodulação, sendo os produtos de terceira ordem os mais importantes. Em alguma potência de entrada no regime de saturação, os produtos de terceira ordem extrapolariam para a mesma intensidade que as bandas laterais desejadas.

Ao analisar uma ficha técnica, preste atenção na potência de saída no ponto de compressão de 1 dB em vez do ponto OIP3, pois isso é efetivamente a máxima potência que você pode obter do amplificador com distorção mínima. O ponto 3IP ainda é importante, pois diferentes padrões impõem limites na intensidade permitida de produtos de intermodulação. O ponto de compressão de 1 dB tende a ficar cerca de 10 dB abaixo do ponto 3IP.

Figura de Ruído

O ruído é inevitável em qualquer sistema eletrônico, incluindo cadeias de sinal RF. A figura de ruído em um amplificador RF basicamente lhe diz como o ruído de entrada é amplificado devido ao ganho no amplificador. Haverá alguma diminuição na relação sinal-ruído entre a entrada e a saída, o que será inevitável. Isso também será uma função da largura de banda no sistema, o que é uma razão para limitar a largura de banda com um filtro passa-banda de ordem superior.

Note que, no lado Rx, o LNA não é necessariamente um tipo diferente de amplificador RF. É simplesmente um amplificador que tende a fornecer uma figura de ruído mais baixa do que outros amplificadores com especificações comparáveis. Se você está projetando para o lado Rx com ICs de amplificador, preste atenção na figura de ruído para garantir que você capture um sinal demodulado limpo.

Planicidade de Ganho

Isso é bastante diferente de ganho e largura de banda sozinhos, embora ainda relacionado. Se você está projetando algo como um sistema de banda dupla ou um sistema que precisa varrer uma gama de frequências, você quer garantir que a curva de ganho seja relativamente plana em toda a largura de banda desejada. Em outras palavras, o ganho de um amplificador é uma função da frequência, assim a figura de ruído também é uma função da frequência. A planicidade de ganho pode ser especificada como uma variação de +/- ou em dB (comparado ao ganho médio).

Outras Especificações e Componentes Importantes

Outras especificações importantes incluem pacote/footprint, temperatura operacional, proteção ESD, planicidade de fase e linearidade (para LNAs) na largura de banda desejada. A última destas pode ser dependente da frequência, particularmente em amplificadores RF de banda larga. Alguns outros componentes importantes que você precisará incluem:

Para aprender mais sobre algumas outras especificações que são relevantes para amplificadores de propósito geral, confira este artigo no blog da Octopart.

As especificações mostradas neste guia de seleção de amplificadores RF podem variar amplamente para diferentes componentes que você encontrará no mercado. Quando você precisar encontrar novos componentes para o seu próximo produto, tente usar as funcionalidades avançadas de busca e filtragem na Octopart. Ao usar a Octopart, você terá uma solução completa para sourcing e gestão da cadeia de suprimentos. Confira nossa página de semicondutores RF integrados para começar a buscar pelos componentes de que precisa.

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