Усилители мощности РЧ для частотно-модулированных сигналов

Широкополосные усилители мощности РЧ критически важны для систем связи, спутников и радаров, использующих частотную модуляцию. Одним из важных показателей, характеризующих полезность усилителя РЧ, является его полоса пропускания и выходная мощность. Полоса пропускания и выходная мощность этих компонентов определяют, можно ли их использовать в радарах с чирп-модуляцией, сотовой связи или спутниковых приложениях. По сравнению с другими приложениями РЧ, такими как точные научные измерения, которые требуют гораздо меньшей полосы пропускания, системы для этих перспективных областей применения будут использовать усилители мощности РЧ как никогда ранее.

Применение усилителей мощности РЧ

Согласно исследованиям компании MarketWatch, к 2023 году общий рынок усилителей мощности РЧ ожидается превысить 27 миллиардов долларов. Ожидается, что усилители мощности РЧ будут использоваться в различных приложениях, от радарных систем для автомобилей и дронов до мобильных устройств, которым необходимо излучать в различных частотных диапазонах.

Хотя вы, безусловно, можете приобрести интегрированный модуль РЧ-передатчика, который разработан для работы в определенной частотной полосе для конкретного приложения, разработчики, желающие инноваций для новых приложений РЧ, должны будут приобрести отдельные компоненты и разработать собственные системы. Усилители мощности РЧ - это лишь один из многих различных компонентов, которые потребуются для создания этих систем для различных приложений.

В области радарных систем с чирп-модуляцией FMCW и 5G, разработчикам необходимы широкополосные усилители мощности РЧ с широким линейным диапазоном. Более широкая полоса пропускания обеспечивает более высокое разрешение обнаружения положения и скорости цели. В сотовых приложениях полоса пропускания различных коммуникационных диапазонов довольно узкая по сравнению с радарными системами, и широкополосные усилители мощности РЧ потребуются для связи в различных диапазонах.

Выбор усилителя мощности РЧ

Помимо стандартных аспектов, таких как стоимость и размер, при выборе усилителя мощности РЧ разработчикам следует учитывать некоторые из следующих аспектов:

• Точка перехвата третьего порядка (OIP3). Определяет диапазон используемых мощностей входного сигнала в усилителе РЧ, при котором выходная мощность будет линейной в присутствии продуктов интермодуляции. Более высокое значение указывает на больший диапазон значений входной мощности, которые могут использоваться до того, как продукты третьего порядка будут выведены с той же интенсивностью, что и желаемые частоты.
• Полоса пропускания. Полоса пропускания усилителя РЧ определяет используемый диапазон частот. Для радаров с чирп-модуляцией и сотовых приложений лучше подходит широкая полоса пропускания. Для общего усиления мощности ваш усилитель мощности должен работать от постоянного тока до высоких РЧ частот (микроволновый и мм-диапазон).
• Выходная мощность. Эффективно определяет полезный диапазон для вашего приложения.
• Стабильность по температуре. Усилители РЧ могут достигать высокой температуры во время работы, и выходной сигнал не должен отклоняться более чем на несколько дБ при высокой температуре.
• Полупроводниковый процесс. Устройства на основе GaAs лучше всего подходят для нижних ГГц частот (т.е., 10-30 ГГц), в то время как GaN является лучшим выбором для более высоких частот.
• Спектр усиления. Ваш усилитель мощности РЧ должен иметь разумно плоский коэффициент усиления на протяжении всей полосы пропускания.

Analog Devices, HMC8142 и HMC7543

Усилитель мощности РЧ HMC8142 идеально подходит для управления излучателями от 81 до 86 ГГц. Это приближает его к приложениям 5G и радаров БПЛА, в то время как HMC7543 лучше подходит для автомобильных радаров. Обратите внимание, что HMC7543 также доступен в виде трея с голыми кристаллами по гораздо более низкой цене. С номинальной выходной мощностью около 26 дБм (точка сжатия 1 дБ) и OIP3 около 29 дБм, эти широкополосные усилители могут использоваться для управления излучателями с чирп-модуляцией на разумно длинные дистанции и с широкой полосой чирпа. Коэффициент усиления HMC8142 также разумно плоский на протяжении всей полосы пропускания; у HMC7453 аналогичный отклик.

Отклик усиления широкополосного усилителя РЧ HMC8142, из технического описания.

Qorvo, QPA1027

Широкополосный усилитель РЧ QPA1027 от Qorvo является лучшим выбором для предстоящих систем радара S-диапазона или спутниковой связи (2.8 до 3.5 ГГц). С выходной мощностью, достигающей 48 дБм при насыщении, этот усилитель может обеспечить дальнюю передачу в этих приложениях. Обратите внимание, что требуемая входная мощность 26 дБм при этой мощности насыщения может потребовать предварительного усилительного каскада или высокомощного выходного частотного синтезатора для достижения таких высоких выходных мощностей.

Полоса пропускания 0.7 ГГц обеспечивает приемлемое разрешение обнаружения диапазона в приложениях радара S-диапазона, что сопоставимо с автомобильными радарными модулями 24 ГГц. Одним важным моментом, на который стоит обратить внимание, является стабильность по температуре и входной мощности (см. ниже). Этот усилитель имеет чрезвычайно стабильный выход почти на всей полосе пропускания.

Стабильность температуры широкополосного усилителя мощности QPA1027 RF, указанная в техническом описании от Qorvo

Следует отметить, что Qorvo предлагает ряд других продуктов, предназначенных для высокой мощности в других частях существующего спектра LTE и на более высоких частотах (десятки ГГц). Они посвящены предоставлению решений для этих предстоящих областей применения, как в виде интегрированных модулей, так и дискретных компонентов.

MACOM, MAAP-011250

Усилитель мощности MAAP-011250 RF является отличным вариантом по доступной цене для различных приложений и доступен в катушках по 500 штук (номер детали MAAP-011250-TR0500). Эти устройства идеально подходят для устройств 5G и приложений VSAT в диапазоне от 27,5 до 30 ГГц. Полоса пропускания уже, чем у других продуктов, поскольку этот продукт более специализирован для 5G, VAST и связанных с ними областей. Этот продукт обеспечивает выходную мощность 4 Вт с эффективностью 20% при смещении 6 В, что делает его полезным в мобильных телефонах.

Схема применения усилителя мощности MAAP-011250, из технического описания MAAP-011250

С учетом всех важных приложений РЧ, которые скоро появятся в сети, системным проектировщикам необходим доступ к широкому спектру усилителей мощности РЧ для их новых продуктов. Если вы ищете подходящий усилитель мощности РЧ для вашей следующей системы, попробуйте использовать наш руководство по выбору деталей, чтобы определить лучший вариант для вашего следующего продукта.

Чтобы быть в курсе наших последних статей, подпишитесь на нашу рассылку.