您的RF放大器選擇指南

2021-05-11

您的RF放大器選擇指南

該PCB將容納一個(gè)高功率RF放大器，其邊緣連接器具有輸入/輸出。閱讀我們的RF放大器選擇指南，以了解如何為您的無(wú)線(xiàn)系統選擇正確的組件。

您可以使用許多RF協(xié)議進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，并且IC行業(yè)竭盡全力為通用協(xié)議生產(chǎn)收發(fā)器IC。根據您要開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足您的特定需求的緊湊型SoC，模塊或收發(fā)器IC。只有最流行的協(xié)議才能看到這種集成水平，但是并非所有產(chǎn)品都將從集成的收發(fā)器或模塊中受益。

對于無(wú)線(xiàn)通信，RF放大器是產(chǎn)品中RF前端和信號鏈的組成部分。如果您剛開(kāi)始是RF工程師，并且需要選擇放大器，請查看我們的RF放大器選擇指南。我們將介紹您應注意的重要規格，它們如何影響您的系統以及您可以期望在市場(chǎng)上找到哪些選項。

射頻前端和后端中的射頻放大器

RF前端中有許多組件。這通常是指出現在接收器/發(fā)射器天線(xiàn)與數字處理器之間的所有電路。無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品中的RF前端可以表現為一組分立的組件，一組IC，一個(gè)高度集成的模塊/ SoC或兩者之間的任何組件。射頻放大器出現在射頻系統的Rx和Tx側。

對于高功率發(fā)送器，在Tx側使用功率RF放大器，而Rx側使用可集成到接收器中的RF LNA。隨著(zhù)市場(chǎng)上電子元件和IC的范圍廣泛，您的選擇幾乎是無(wú)止境的。RF前端的信號鏈包含以下所示的階段：

許多收發(fā)器IC或完全集成的前端將具有這種類(lèi)型的框圖。在Rx端，RF LNA需要將信號電平提高到合適的水平以進(jìn)行解調，并且正常情況下要遠低于飽和。同時(shí)，Tx側的RF功率放大器通常在非常接近飽和的條件下運行，以嘗試在所需頻率范圍內最大化功率輸出。RF混頻器是RF前端的轉換和調制器/解調器階段中的常見(jiàn)組件。

最后，使用天線(xiàn)開(kāi)關(guān)在信號鏈的Rx和Tx支路之間交換。在具有MIMO的系統中，將使用多個(gè)天線(xiàn)開(kāi)關(guān)將信號發(fā)送到Tx（Rx）線(xiàn)上的不同放大器級，并且將在開(kāi)關(guān)級的上游（下游）執行調制（解調）。

重要的RF放大器規格

有許多RF放大器規格需要注意，因為它們會(huì )影響接收/解調信號的質(zhì)量。在本RF放大器選擇指南中，我要重點(diǎn)介紹在寬頻率范圍內運行的任何RF系統所需的三個(gè)最重要的規格。這些應該成為選擇RF放大器的起點(diǎn)。

帶寬和增益

這些可能是選擇RF放大器時(shí)需要考慮的最重要的規格。通常以特定頻率下的增益或帶寬來(lái)宣傳RF放大器。這些術(shù)語(yǔ)可以概括為具有截止頻率的增益帶寬乘積。即使帶寬遠大于所需的頻率范圍，您仍然可以消除系統中的噪聲并使用帶通濾波器限制帶寬。

3IP點(diǎn)和1 dB壓縮點(diǎn)

3階攔截點(diǎn)（OIP3）適用于任何調頻信號，并與1 dB壓縮點(diǎn)有關(guān)。該規格在Tx側的功率放大器中變得很重要，因為這些放大器通常在非常接近飽和的狀態(tài)下工作。放大器的非線(xiàn)性特性將產(chǎn)生互調產(chǎn)物，其中三階產(chǎn)物是最重要的。在飽和狀態(tài)下的某些輸入功率下，三階乘積將外推到與所需邊帶相同的強度。

功率放大器中針對調頻信號的示例OIP3外推。

查看數據表時(shí)，請注意在1 dB壓縮點(diǎn)而不是OIP3點(diǎn)的功率輸出，因為這實(shí)際上是可以以最小失真從放大器獲得的最大功率。3IP點(diǎn)仍然很重要，因為不同的標準對互調產(chǎn)物的允許強度進(jìn)行了限制。1 dB壓縮點(diǎn)往往比3IP點(diǎn)低約10 dB。

噪聲系數

在任何電子系統（包括RF信號鏈）中，噪聲都是不可避免的。射頻放大器中的噪聲系數基本上可以告訴您由于放大器中的增益而如何放大輸入噪聲。輸入和輸出之間的信噪比將有所降低，這是不可避免的。這也將是系統帶寬的某些功能，這是使用高階帶通濾波器限制帶寬的原因之一。

請注意，在Rx端，LNA不一定是不同類(lèi)型的RF放大器。它只是一個(gè)放大器，其噪聲系數往往低于具有類(lèi)似規格的其他放大器。如果您要設計帶有放大器IC的Rx側，請注意噪聲系數，以確保捕獲干凈的解調信號。

增益平坦度

盡管仍然相關(guān)，但這與單獨的增益和帶寬有很大的不同。如果要設計雙頻系統或需要在一定頻率范圍內掃描的系統，則需要確保增益曲線(xiàn)在整個(gè)所需帶寬內相對平坦。換句話(huà)說(shuō)，放大器的增益是頻率的函數，因此噪聲系數也是頻率的函數。增益平坦度可以指定為+/-方差或dB（與平均增益相比）。

ADI公司HMC7891的增益平坦度曲線(xiàn)。

其他重要規格和組件

其他重要規格包括封裝/封裝，工作溫度，ESD保護，相位平坦度和所需帶寬內的線(xiàn)性度（適用于LNA）。這些中的最后一個(gè)可能與頻率有關(guān)，尤其是在寬帶RF放大器中。您將需要的其他一些重要組件包括：

模數轉換器

射頻天線(xiàn)

匹配網(wǎng)絡(luò )的無(wú)源