您的RF放大器选择指南

2021-05-11

您的RF放大器选择指南

该PCB将容纳一个高功率RF放大器，其边缘连接器具有(yǒu)输入/输出。阅读我们的RF放大器选择指南，以了解如何為(wèi)您的无線(xiàn)系统选择正确的组件。

您可(kě)以使用(yòng)许多(duō)RF协议进行无線(xiàn)通信，并且IC行业竭尽全力為(wèi)通用(yòng)协议生产收发器IC。根据您要开发的产品，可(kě)以满足您的特定需求的紧凑型SoC，模块或收发器IC。只有(yǒu)最流行的协议才能(néng)看到这种集成水平，但是并非所有(yǒu)产品都将从集成的收发器或模块中受益。

对于无線(xiàn)通信，RF放大器是产品中RF前端和信号链的组成部分(fēn)。如果您刚开始是RF工程师，并且需要选择放大器，请查看我们的RF放大器选择指南。我们将介绍您应注意的重要规格，它们如何影响您的系统以及您可(kě)以期望在市场上找到哪些选项。

射频前端和后端中的射频放大器

RF前端中有(yǒu)许多(duō)组件。这通常是指出现在接收器/发射器天線(xiàn)与数字处理(lǐ)器之间的所有(yǒu)電(diàn)路。无線(xiàn)产品中的RF前端可(kě)以表现為(wèi)一组分(fēn)立的组件，一组IC，一个高度集成的模块/ SoC或两者之间的任何组件。射频放大器出现在射频系统的Rx和Tx侧。

对于高功率发送器，在Tx侧使用(yòng)功率RF放大器，而Rx侧使用(yòng)可(kě)集成到接收器中的RF LNA。随着市场上電(diàn)子元件和IC的范围广泛，您的选择几乎是无止境的。RF前端的信号链包含以下所示的阶段：

许多(duō)收发器IC或完全集成的前端将具有(yǒu)这种类型的框图。在Rx端，RF LNA需要将信号電(diàn)平提高到合适的水平以进行解调，并且正常情况下要遠(yuǎn)低于饱和。同时，Tx侧的RF功率放大器通常在非常接近饱和的条件下运行，以尝试在所需频率范围内最大化功率输出。RF混频器是RF前端的转换和调制器/解调器阶段中的常见组件。

最后，使用(yòng)天線(xiàn)开关在信号链的Rx和Tx支路之间交换。在具有(yǒu)MIMO的系统中，将使用(yòng)多(duō)个天線(xiàn)开关将信号发送到Tx（Rx）線(xiàn)上的不同放大器级，并且将在开关级的上游（下游）执行调制（解调）。

重要的RF放大器规格

有(yǒu)许多(duō)RF放大器规格需要注意，因為(wèi)它们会影响接收/解调信号的质量。在本RF放大器选择指南中，我要重点介绍在宽频率范围内运行的任何RF系统所需的三个最重要的规格。这些应该成為(wèi)选择RF放大器的起点。

带宽和增益

这些可(kě)能(néng)是选择RF放大器时需要考虑的最重要的规格。通常以特定频率下的增益或带宽来宣传RF放大器。这些术语可(kě)以概括為(wèi)具有(yǒu)截止频率的增益带宽乘积。即使带宽遠(yuǎn)大于所需的频率范围，您仍然可(kě)以消除系统中的噪声并使用(yòng)带通滤波器限制带宽。

3IP点和1 dB压缩点

3阶拦截点（OIP3）适用(yòng)于任何调频信号，并与1 dB压缩点有(yǒu)关。该规格在Tx侧的功率放大器中变得很(hěn)重要，因為(wèi)这些放大器通常在非常接近饱和的状态下工作。放大器的非線(xiàn)性特性将产生互调产物(wù)，其中三阶产物(wù)是最重要的。在饱和状态下的某些输入功率下，三阶乘积将外推到与所需边带相同的强度。

功率放大器中针对调频信号的示例OIP3外推。

查看数据表时，请注意在1 dB压缩点而不是OIP3点的功率输出，因為(wèi)这实际上是可(kě)以以最小(xiǎo)失真从放大器获得的最大功率。3IP点仍然很(hěn)重要，因為(wèi)不同的标准对互调产物(wù)的允许强度进行了限制。1 dB压缩点往往比3IP点低约10 dB。

噪声系数

在任何電(diàn)子系统（包括RF信号链）中，噪声都是不可(kě)避免的。射频放大器中的噪声系数基本上可(kě)以告诉您由于放大器中的增益而如何放大输入噪声。输入和输出之间的信噪比将有(yǒu)所降低，这是不可(kě)避免的。这也将是系统带宽的某些功能(néng)，这是使用(yòng)高阶带通滤波器限制带宽的原因之一。

请注意，在Rx端，LNA不一定是不同类型的RF放大器。它只是一个放大器，其噪声系数往往低于具有(yǒu)类似规格的其他(tā)放大器。如果您要设计带有(yǒu)放大器IC的Rx侧，请注意噪声系数，以确保捕获干净的解调信号。

增益平坦度

尽管仍然相关，但这与单独的增益和带宽有(yǒu)很(hěn)大的不同。如果要设计双频系统或需要在一定频率范围内扫描的系统，则需要确保增益曲線(xiàn)在整个所需带宽内相对平坦。换句话说，放大器的增益是频率的函数，因此噪声系数也是频率的函数。增益平坦度可(kě)以指定為(wèi)+/-方差或dB（与平均增益相比）。

ADI公司HMC7891的增益平坦度曲線(xiàn)。

其他(tā)重要规格和组件

其他(tā)重要规格包括封装/封装，工作温度，ESD保护，相位平坦度和所需带宽内的線(xiàn)性度（适用(yòng)于LNA）。这些中的最后一个可(kě)能(néng)与频率有(yǒu)关，尤其是在宽带RF放大器中。您将需要的其他(tā)一些重要组件包括：

模数转换器

射频天線(xiàn)

匹配网络的无源