Bộ Khuếch Đại Công Suất RF cho Tín Hiệu Điều Chế Tần Số

Các bộ khuếch đại công suất RF băng thông rộng là những thành phần quan trọng trong hệ thống giao tiếp, vệ tinh và radar sử dụng điều chế tần số. Một chỉ số quan trọng mô tả tính hữu ích của một bộ khuếch đại RF là băng thông và công suất đầu ra của nó. Băng thông và công suất đầu ra từ những thành phần này sẽ quyết định liệu chúng có thể được sử dụng trong radar chirped, di động, hay ứng dụng vệ tinh hay không. So với các ứng dụng RF khác, như đo lường khoa học chính xác yêu cầu băng thông thấp hơn nhiều, hệ thống cho những lĩnh vực ứng dụng mới nổi này sẽ sử dụng bộ khuếch đại công suất RF nhiều hơn bao giờ hết.

Ứng dụng của Bộ Khuếch Đại Công Suất RF

Theo nghiên cứu từ công ty MarketWatch, đến năm 2023, thị trường tổng thể cho bộ khuếch đại công suất RF dự kiến sẽ vượt qua 27 tỷ đô la. Bộ khuếch đại công suất RF dự kiến sẽ được sử dụng trong nhiều ứng dụng, từ hệ thống radar cho xe hơi và máy bay không người lái, đến thiết bị di động cần phát sóng ở nhiều băng tần khác nhau.

Mặc dù bạn hoàn toàn có thể mua một mô-đun thu phát RF tích hợp được thiết kế để hoạt động trong một băng tần cụ thể cho một ứng dụng cụ thể, nhưng các nhà thiết kế muốn đổi mới cho các ứng dụng RF mới sẽ cần mua các thành phần riêng biệt và phát triển hệ thống của riêng họ. Bộ khuếch đại công suất RF chỉ là một trong nhiều thành phần khác nhau sẽ cần để xây dựng những hệ thống này cho các ứng dụng khác nhau.

Trong lĩnh vực hệ thống radar FMCW chirped và 5G, các nhà thiết kế cần bộ khuếch đại công suất RF băng thông rộng với phạm vi tuyến tính rộng. Một băng thông rộng hơn cung cấp độ phân giải phát hiện vị trí và tốc độ mục tiêu cao hơn. Trong các ứng dụng di động, băng thông của các băng tần giao tiếp khác nhau khá hẹp so với hệ thống radar, và bộ khuếch đại công suất RF băng thông rộng sẽ cần được sử dụng để giao tiếp trong nhiều băng tần.

Chọn Bộ Khuếch Đại Công Suất RF

Ngoài các khía cạnh tiêu chuẩn như chi phí và kích thước, các nhà thiết kế nên xem xét một số khía cạnh sau khi chọn bộ khuếch đại công suất RF:

• Điểm chặn bậc ba (OIP3). Điều này xác định phạm vi công suất đầu vào có thể sử dụng trong một bộ khuếch đại RF, trong đó công suất đầu ra sẽ tuyến tính trong sự hiện diện của các sản phẩm điều chế chéo. Một giá trị cao hơn chỉ ra rằng một phạm vi lớn hơn của các giá trị công suất đầu vào có thể được sử dụng trước khi các sản phẩm bậc ba được xuất ra với cùng cường độ như các tần số mong muốn.
• Dải tần. Dải tần của một bộ khuếch đại RF xác định phạm vi tần số có thể sử dụng. Đối với ứng dụng radar và di động có dải tần mở rộng, một dải tần rộng hơn là lựa chọn tốt hơn. Đối với khuếch đại công suất chung, bộ khuếch đại công suất của bạn nên hoạt động từ DC đến các tần số RF cao (vi sóng và mmWave).
• Công suất đầu ra. Điều này quyết định phạm vi hữu ích cho ứng dụng của bạn.
• Ổn định nhiệt độ. Bộ khuếch đại RF có thể đạt đến nhiệt độ cao trong quá trình hoạt động, và công suất đầu ra không nên lệch hơn vài dB ở nhiệt độ cao.
• Quy trình bán dẫn. Các thiết bị GaAs tốt nhất ở các tần số GHz thấp hơn (tức là, 10-30 GHz), trong khi GaN là lựa chọn tốt nhất ở các tần số cao hơn.
• Phổ khuếch đại. Bộ khuếch đại công suất RF của bạn nên có độ khuếch đại tương đối phẳng trong suốt dải tần.

Analog Devices, HMC8142 và HMC7543

Bộ khuếch đại công suất RF HMC8142 lý tưởng cho việc kích thích các bộ phát từ 81 đến 86 GHz. Điều này đưa nó gần hơn với các ứng dụng radar và UAV 5G, trong khi HMC7543 tốt hơn cho radar ô tô. Lưu ý rằng HMC7543 cũng có sẵn dưới dạng khay chíp không chân với giá thấp hơn nhiều. Với công suất đầu ra danh nghĩa khoảng 26 dBm (điểm nén 1 dB) và OIP3 khoảng 29 dBm, những bộ khuếch đại băng thông rộng này có thể được sử dụng để kích thích các bộ phát radar với phạm vi xa và dải tần chirp rộng. Phản hồi khuếch đại của HMC8142 cũng tương đối phẳng trong suốt dải tần; HMC7453 có phản ứng tương tự.

Phản hồi khuếch đại của bộ khuếch đại RF băng thông rộng HMC8142, từ bảng dữ liệu.

Qorvo, QPA1027

Bộ khuếch đại RF băng thông rộng QPA1027 từ Qorvo là lựa chọn tốt hơn cho các hệ thống sắp tới cho radar S-band hoặc truyền thông vệ tinh (2.8 đến 3.5 GHz). Với công suất đầu ra đạt 48 dBm ở điểm bão hòa, bộ khuếch đại này có thể cung cấp truyền dẫn phạm vi xa trong các ứng dụng này. Lưu ý rằng công suất đầu vào 26 dBm cần thiết tại điểm công suất bão hòa này có thể yêu cầu một giai đoạn khuếch đại trước hoặc một bộ tổng hợp tần số đầu ra công suất cao để đạt được công suất đầu ra cao như vậy.

Dải tần 0.7 GHz cung cấp độ phân giải phát hiện phạm vi tốt trong các ứng dụng radar S-band tương đương với các mô-đun radar ô tô 24 GHz. Một điểm quan trọng cần lưu ý là ổn định nhiệt độ và công suất đầu vào (xem bên dưới). Bộ khuếch đại này có đầu ra cực kỳ ổn định trên gần như toàn bộ dải tần.

Ổn định nhiệt của bộ khuếch đại công suất RF QPA1027 dải rộng, được tìm thấy trong bảng dữ liệu từ Qorvo

Chúng ta nên lưu ý rằng Qorvo cung cấp một số sản phẩm khác được thiết kế cho công suất cao ở các phần khác của phổ LTE hiện có và ở các tần số cao hơn (hàng chục GHz). Họ cam kết cung cấp giải pháp cho những lĩnh vực ứng dụng sắp tới, cả dưới dạng mô-đun tích hợp và linh kiện rời.

MACOM, MAAP-011250

Bộ khuếch đại công suất RF MAAP-011250 là một lựa chọn tuyệt vời với chi phí thấp cho nhiều ứng dụng và có sẵn dưới dạng cuộn 500 đơn vị (mã số MAAP-011250-TR0500). Những thiết bị này lý tưởng cho các thiết bị 5G và ứng dụng VSAT từ 27,5 đến 30 GHz. Băng thông hẹp hơn so với các sản phẩm khác vì sản phẩm này được chuyên môn hóa hơn cho 5G, VAST và các lĩnh vực liên quan. Sản phẩm này cung cấp công suất 4 W với hiệu suất 20% ở điện áp bias 6 V, làm cho nó hữu ích trong điện thoại di động.

Sơ đồ ứng dụng cho bộ khuếch đại công suất MAAP-011250, từ bảng dữ liệu MAAP-011250

Với tất cả các ứng dụng RF quan trọng sắp được triển khai, các nhà thiết kế hệ thống cần truy cập vào một loạt các bộ khuếch đại công suất RF cho sản phẩm mới của họ. Nếu bạn đang tìm kiếm bộ khuếch đại công suất RF phù hợp cho hệ thống tiếp theo của mình, hãy thử sử dụng Hướng dẫn Chọn Phần của chúng tôi để xác định lựa chọn tốt nhất cho sản phẩm tiếp theo của bạn.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.