Qëllimi i analizës së buxhetit RF është të kontrollojë përgjigjen e frekuencës me bandë të gjerë dhe nivelin e fuqisë RF të pikave të ndryshme të provës në amplifikatorin kufizues. Analiza duhet të kompletohet për të korrigjuar temperaturën e punës më të keqe, pjerrësinë e fitimit dhe diapazonin e gjerë të fuqisë hyrëse RF.
Pra, kush e di se çfarë është analiza e buxhetit RF?
Paraqitja themelore e një amplifikatori kufizues me një diapazon dinamik kufizues 40 dB është një kaskadë me katër amplifikatorë blloku fitimi ose LNA. Dizajni ideal përdor vetëm një ose dy pajisje të dedikuara të amplifikatorit për të zvogëluar ndryshimin e energjisë në frekuenca të ndryshme dhe për të minimizuar kërkesat e kompensimit termik / pjerrësisë. Figura 1 tregon diagramin bllok të amplifikatorëve të parë kufizues fillestarë para korrigjimit të temperaturës dhe kompensimit të pjerrësisë.
Figura 1. Diagrami bllok i modelit paraprak
Së pari vijnë një përfitim i vogël, rekomandoni një teknikë për të përfunduar projektin e përforcuesit kufizues me bandë të gjerë:
1. Menaxhoni diapazonin dinamik të fuqisë kufizuese dhe eleminoni kushtet e mbitensionit RF
2. Optimizoni performancën brenda intervalit të temperaturës
3. Në fund, korrigjoni rrymën e rrymës dhe rrafshoni fitimin e vogël të sinjalit
4. Korrigjimi i fundit i vogël mund të jetë i nevojshëm, domethënë, pasi funksioni i barazimit të frekuencës të përfshihet në model, rishikoni kompensimin e temperaturës
Kufiri i fuqisë
Problemi kryesor me projektin paraprak të treguar në Figurën 1 është se ndërsa rritet fuqia hyrëse RF, mbitensioni RF ka të ngjarë të ndodhë në fazën e fitimit të daljes. Kur fuqia e ngopur e daljes e çdo faze fitimi tejkalon hyrjen maksimale absolute të amplifikatorit tjetër në radhë, do të ndodhë mbingarkesa RF. Për më tepër, dizajni është i prirur për valëzime të lidhura me VSWR, dhe lëkundjet ka të ngjarë të ndodhin për shkak të fitimit të lartë të padampuar në paketën e vogël RF.
Në mënyrë që të parandalohet mbingarkesa RF, të eliminohen efektet VSWR dhe të zvogëlohet rreziku i lëkundjes, një zbutës fiks mund të shtohet midis secilës fazë të fitimit për të zvogëluar fuqinë dhe fitimin. Një amortizues RF mund të kërkohet gjithashtu në mbulesën RF për të eleminuar lëkundjet. Duhet zbutje e mjaftueshme për të zvogëluar fuqinë maksimale të hyrjes të secilës fazë të fitimit nën nivelin e vlerësuar të fuqisë hyrëse të MMIC. Duhet të përfshihet një zbutje e mjaftueshme për të akomoduar marzhin më të lartë të fuqisë së hyrjes, për të akomoduar ndryshimet e temperaturës dhe ndryshimet midis pajisjeve. Figura 2 tregon se ku nevojitet zbutësi RF në zinxhirin e amplifikatorit kufizues.
Figura 2. Diagrami i korrigjimit të mbitensionit RF
Përforcuesi me bandë të gjerë ADI-së HMC7891 përdor katër faza të fitimit HMC462 për të lejuar që diapazoni i funksionimit të arrijë 10 dBm. Fuqia maksimale absolute e hyrjes është 15 dBm. Çdo fazë fitimi mund të tolerojë një hyrje maksimale RF prej 18 dBm. Duke ndjekur hapat e dizajnit të përshkruar në paragrafin e mëparshëm, një zbutës është shtuar midis dy fazave të fitimit për të siguruar që niveli maksimal i fuqisë hyrëse të amplifikatorit të mos kalojë 17 dBm. Figura 3 tregon nivelin maksimal të fuqisë në hyrje të secilës fazë të fitimit kur një zbutës fiks i shtohet modelit.
Figura 3. Simulimi i marrëdhënies midis POUT dhe frekuencës, korrigjimi i mbitensionit RF
Dizajni kompensohet termikisht për të zgjeruar gamën e temperaturës së funksionimit. Kërkesa e përgjithshme e diapazonit termik për kufizimin e aplikimeve të amplifikatorit është -40 ° C deri + 85 ° C. Bazuar në përvojën, formula e ndryshimit të fitimit prej 0.01 dB / ° / nivel mund të përdoret për të vlerësuar ndryshimin e fitimit të një modeli të amplifikatorit me katër nivele. Fitimi rritet ndërsa temperatura zvogëlohet, dhe anasjelltas. Duke përdorur përfitimin e ambientit si bazë, fitimi i përgjithshëm pritet të ulet me 2.4 dB në 85 ° C dhe të rritet me 2.6 dB në –40 ° C.
Për të kompensuar termikisht projektin, mund të futet një zbutës i ndryshueshëm i temperaturës Thermopad® për të zëvendësuar zbutësin fiks. Figura 4 tregon rezultatet e provave të një zbutësi me bandë të gjerë komerciale, Thermopad. Bazuar në të dhënat e provës Thermopad dhe ndryshimet e vlerësuara të fitimit, është e qartë se duhen dy zbutës Thermopad për të kompensuar termikisht projektin e amplifikatorit kufizues me katër faza.
Figura 4. Humbja e termopadit mbi temperaturën
Të vendosësh se ku të vendosësh Thermopad është një vendim i rëndësishëm. Meqenëse humbja e zbutësit të Thermopad do të rritet, veçanërisht në kushte të temperaturës së ulët, është një praktikë e mirë të shmangni shtimin e përbërësve afër fundit të daljes së zinxhirit RF në mënyrë që të ruani një nivel të lartë të fuqisë së daljes në kufi. Vendndodhja ideale për Thermopad është midis tre fazave të para të amplifikatorit, e cila është vendndodhja e theksuar në Figurën 5.
Figura 5. Diagrami i bllokut të kompensimit termik
Rezultati i simulimit të performancës së sinjalit të vogël të kompensimit termik të ADI-së HMC7891 tregohet në Figurën 6. Para barazimit të frekuencës, ndryshimi i fitimit zvogëlohet në një maksimum prej 2.5 dB. Kjo është brenda intervalit të kërkuar prej 1.5 ± ndryshimit të fitimit.
Figura 6. HMC7891 simuloi fitim të vogël të sinjalit mbi temperaturën
Barazimi i frekuencës
Kjo kompenson fitimin natyror në pjesën më të madhe të amplifikatorëve me bandë të gjerë. Ekzistojnë dizajne të ndryshme të barazimit, përfshirë patate të skuqura pasive GaAs MMIC. Barazuesit pasiv MMIC janë të vogla në madhësi dhe nuk kanë kërkesa të sinjalit DC dhe të kontrollit, kështu që ato janë shumë të përshtatshme për kufizimin e modelit të amplifikatorit. Numri i barazuesve të frekuencës që kërkohet varet nga pjerrësia e fitimit të pakompensuar të amplifikatorit kufizues dhe përgjigja e barazuesit të zgjedhur. Një rekomandim i projektimit është që të mbivlerësoni pak përgjigjen e frekuencës për të kompensuar humbjen e linjës së transmetimit dhe humbjen e lidhësit, si dhe parazitët e paketave që kanë një ndikim më të madh në fitimin në frekuenca më të larta. Figura 7 tregon rezultatet e provës së barazimit me porosi të frekuencës ADI GaAs.
Figura 7. Humbja e matur e barazuesit të frekuencës
Përforcuesi kufizues HMC7891 i ADI kërkon tre barazues të frekuencës për të korrigjuar përgjigjen e sinjalit të vogël të kompensuar termikisht. Figura 8 tregon rezultatet e simulimit të HMC7891 pas kompensimit termik dhe barazimit të frekuencës. Të vendosësh se ku të vendosësh barazuesin është thelbësore për një dizajn të suksesshëm. Para se të shtoni ndonjë barazues, mos harroni se një përforcues ideal kufizues duhet të shpërndajë në mënyrë të barabartë ngjeshjen maksimale të amplifikatorit midis të gjitha fazave të fitimit për të shmangur ngopjen e tepërt. Me fjalë të tjera, në rastin më të keq, secila MMIC duhet të kompresohet në mënyrë të barabartë.
Figura 8. Barazimi i frekuencës së simulimit HMC7891 fitim i vogël i sinjalit mbi temperaturën
Në fazën aktuale të dizajnit të treguar në Figurën 5, një barazues i lidhur në seri me zbutësin Thermopad mund të shtohet në hyrjen e pajisjes për të zëvendësuar zbutësin fiks në daljen e pajisjes. Pse e bëtë këtë? Katër arsye
1. Shtimi i një barazuesi në hyrjen e amplifikatorit kufizues do të zvogëlojë fuqinë e fazës së parë të fitimit. Prandaj, kompresimi i nivelit 1 zvogëlohet. Reduktimi i kompresimit të fazës së fitimit është ekuivalent me zvogëlimin e kufirit dinamik kufizues. Përveç kësaj, për shkak të pjerrësisë së zbutjes së barazuesit, diapazoni dinamik kufizues shpërndahet në intervalin e frekuencës. Sa më e ulët të jetë frekuenca, aq më shumë zvogëlohet diapazoni dinamik. Për të kompensuar diapazonin dinamik të kufizuar të kufizuar, fuqia hyrëse RF duhet të rritet. Sidoqoftë, për shkak të pjerrësisë së barazimit, një rritje e pabarabartë e fuqisë hyrëse do të rrisë rrezikun e mbitensionit në fazën e fitimit të amplifikatorit. Possibleshtë e mundur të shtoni një barazues në hyrjen e pajisjes, por ky nuk është vendi ideal.
2. Shtimi i një barazuesi të lidhur në seri me Thermopad do të zvogëlojë ngjeshjen e amplifikatorëve pasues. Kjo do të rezultojë në shpërndarje të pabarabartë të shtypjes së amplifikatorit midis fazave të fitimit, duke zvogëluar diapazonin e përgjithshëm dinamik kufizues. Nuk rekomandohet të lidhni barazimin në seri me zbutësin Thermopad.
3. Përdorimi i një ose më shumë barazuesve në vend të zbutësve fiks do të ndryshojë vetëm nivelin e kompresimit të amplifikatorit të fazës së daljes. Për të minimizuar këtë ndryshim dhe për të shmangur mbingarkesën RF, humbja e barazuesit duhet të jetë afërsisht e barabartë me vlerën fikse të zbutjes të hequr nga sistemi. Për më tepër, siç u përmend më lart, shtimi i një barazimi para fazës së fitimit do të rezultojë në një shpërndarje të intervalit dinamik dhe frekuencës. Për të minimizuar këtë efekt, zëvendësoni sa më shumë barazues.
4. Barazimi mund të shtohet në daljen e pajisjes. Barazimi i prodhimit do të zvogëlojë fuqinë e daljes, por nuk do të prodhojë shpërndarje kufitare dinamike. Barazimi i prodhimit prodhon një pjerrësi të energjisë paksa pozitive të daljes, por kjo pjerrësi kompensohet nga paketimet me frekuencë të lartë dhe humbjet e lidhësit.
Paraqitja e përfunduar e katër fazave të amplifikatorit kufizues është treguar në Figurën 9.
Figura 9. Diagrami bllok i barazimit të frekuencës
Figura 10 tregon rezultatet e simulimit të fuqisë dhe temperaturës së ADI HMC7891. Projektimi përfundimtar arriti një interval dinamik kufizues prej 40 dB. Në të gjitha kushtet e funksionimit, ndryshimi i simuluar i energjisë në rastin më të keq ishte 3 dB.
Figura 10. Marrëdhënia midis PSAT të simuluar të HMC7891 dhe frekuencës brenda intervalit të temperaturës
Produkti ynë të tjera:
