Az RF költségvetési elemzés célja a korlátozó erősítő különböző vizsgálati pontjainak szélessávú frekvencia válasza és RF teljesítményszintjének ellenőrzése. Az elemzést a legrosszabb üzemi hőmérséklet, az erősítés meredeksége és a széles RF bemeneti teljesítménytartomány korrigálása érdekében kell befejezni.
Tehát ki tudja, mi az RF költségvetési elemzés?
A 40 dB korlátozó dinamikus tartományú korlátozó erősítő alapelrendezése négy erősítésű blokkerősítő vagy LNA kaszkádja. Az ideális kialakítás csak egy vagy két dedikált erősítő eszközt használ a különböző frekvenciákon történő teljesítményváltozás csökkentése és a hő / lejtés kompenzáció követelményeinek minimalizálása érdekében. Az 1. ábra az első kezdeti korlátozó erősítők tömbvázlatát mutatja a hőmérséklet-korrekció és a meredekség-kompenzáció előtt.
1. ábra Az előzetes tervezés blokkvázlata
Először jöjjön egy kis előny, javasoljon egy technikát a szélessávú korlátozó erősítő tervezésének befejezéséhez:
1. Kezelje a korlátozó teljesítménydinamikai tartományt és szüntesse meg az RF túlhajtási feltételeket
2. Optimalizálja a teljesítményt a hőmérséklet-tartományon belül
3. Végül javítsa ki az áramellátást és simítsa el a kis jelerősítést
4. Az utolsó kisebb korrekcióra lehet szükség, vagyis miután a frekvenciakiegyenlítő funkció beépült a tervbe, fontolja meg a hőmérséklet-kompenzációt
Teljesítményhatár
Az 1. ábrán bemutatott előzetes tervezés fő problémája az, hogy az RF bemeneti teljesítmény növekedésével az RF overdrive valószínűleg a kimenet erősítés szakaszában következik be. Ha bármelyik erősítési fokozat telített kimeneti teljesítménye meghaladja a sorban lévő következő erősítő abszolút maximális bemenetét, akkor RF túlhajtás lép fel. Ezenkívül a kialakítás hajlamos a VSWR-rel kapcsolatos hullámzásokra, és valószínűleg a kis RF csomag nagy csillapítás nélküli erősítése miatt oszcillációk lépnek fel.
Az RF túlhajtás megelőzése, a VSWR effektusok kiküszöbölése és az oszcilláció kockázatának csökkentése érdekében az egyes erősítési fokozatok között rögzített csillapítót lehet hozzáadni a teljesítmény és az erősítés csökkentése érdekében. Szükség lehet RF-elnyelőre is az RF-fedélen az oszcillációk kiküszöbölésére. Megfelelő csillapításra van szükség ahhoz, hogy az egyes erősítési fokozatok maximális bemeneti teljesítményét az MMIC névleges bemeneti teljesítményszintje alá csökkentse. Megfelelő csillapítást kell beépíteni a felső bemeneti teljesítmény margó befogadásához, a hőmérsékleti változások és az eszközök közötti különbségek befogadásához. A 2. ábra bemutatja, hol van szükség az RF csillapítóra a korlátozó erősítő láncban.
2. ábra: RF overdrive korrekciós blokkdiagram
Az ADI HMC7891 szélessávú korlátozó erősítője négy HMC462 erősítési fokozatot használ, hogy a működési tartomány elérje a 10 dBm-t. Az abszolút maximális bemeneti teljesítmény 15 dBm. Minden erősítési fokozat elviseli a maximális 18 dBm RF bemenetet. Az előző bekezdésben vázolt tervezési lépéseket követve egy csillapítót adtak a két erősítési fokozat közé annak biztosítására, hogy az erősítő maximális bemeneti teljesítményszintje ne haladja meg a 17 dBm-t. A 3. ábra mutatja a maximális teljesítményszintet az egyes erősítési fokozatok bemeneténél, amikor egy fix csillapítót adunk a tervhez.
3. ábra: A POUT és a frekvencia kapcsolatának szimulációja, RF overdrive korrekció
A kialakítást termikusan kompenzálják az üzemi hőmérséklet-tartomány bővítése érdekében. Az erősítő alkalmazások korlátozásának általános hőtartományi követelménye -40 ° C és + 85 ° C között van. A tapasztalatok alapján az erősítés változás formula 0.01 dB / ° / szint is alkalmazható becslésére nyereség változása négy szintet erősítő tervezés. Az erősítés a hőmérséklet csökkenésével növekszik, és fordítva. A környezeti erősítés alapvonalként, a teljes erősítés várhatóan csökken 2.4 dB-nél 85 ° C-on, és növeli 2.6 dB -40 ° C-on.
A kialakítás termikus kompenzálása érdekében egy kereskedelemben kapható Thermopad® hőmérséklet-változtatható csillapítót lehet behelyezni a rögzített csillapító cseréjére. A 4. ábra a teszt eredményeit egy kereskedelmi forgalomban kapható szélessávú Thermopad csillapító. A Thermopad tesztadatai és a becsült erősítési változások alapján nyilvánvaló, hogy két Thermopad csillapítóra van szükség a négyfokozatú korlátozó erősítő kialakításának hőkiegyenlítéséhez.
4. ábra: Thermopad veszteség a hőmérséklet felett
Fontos döntés a Thermopad behelyezésének helye. Mivel a Thermopad csillapító vesztesége nőni fog, különösen alacsony hőmérsékleti körülmények között, jó gyakorlat elkerülni az RF lánc kimeneti végéhez közeli alkatrészek hozzáadását a magas kimeneti teljesítményszint fenntartása érdekében. A Thermopad ideális helye az első három erősítő fokozat között van, ez az 5. ábrán kiemelt hely.
5. ábra Hőkompenzációs blokkdiagram
Az ADI HMC7891 kisméretű jelteljesítményének termikus kompenzációjának szimulációs eredményét a 6. ábra mutatja. A frekvenciakiegyenlítés előtt az erősítés változása legfeljebb 2.5 dB-re csökken. Ez az előírt tartományban ± 1.5 dB erősítés változás.
6. ábra: A HMC7891 kis jelerősítést szimulált a hőmérséklet felett
Frekvenciakiegyenlítés
Ez kompenzálja a szélessávú erősítők többségében a természetes erősítést. Különböző hangszínszabályzók vannak, beleértve a passzív GaAs MMIC chipeket is. A passzív MMIC hangszínszabályozók kicsiek, nincsenek DC és vezérlőjel követelményeik, ezért nagyon alkalmasak az erősítő kialakításának korlátozására. A szükséges frekvencia-kiegyenlítők száma a korlátozó erősítő nem kompenzált erősítési meredekségétől és a kiválasztott hangszínszabályzó válaszától függ. A tervezési javaslat az, hogy a frekvenciareakciót kissé túlkompenzálja a távvezeték-veszteség és a csatlakozóveszteség ellensúlyozása érdekében, valamint azokat a csomagparazitákat, amelyek nagyobb hatással vannak a magasabb frekvenciákon történő erősítésre. A 7. ábra az egyedi ADI GaAs frekvencia-kiegyenlítő teszt eredményeit mutatja.
7. ábra: Mért frekvencia-kiegyenlítő veszteség
Az ADI HMC7891 korlátozó erősítőjéhez három frekvencia-kiegyenlítőre van szükség a hőkompenzált kis jelválasz korrigálásához. A 8. ábra mutatja a HMC7891 szimulációs eredményeit a termikus kompenzáció és a frekvenciakiegyenlítés után. A sikeres tervezés szempontjából kritikus jelentőségű annak eldöntése, hogy hová helyezzük az ekvalizeret. Mielőtt bármilyen hangszínszabályzót hozzáadna, ne feledje, hogy az ideális korlátozó erősítőnek egyenletesen kell elosztania az erősítő maximális tömörítését az összes erősítési fokozat között a túlzott telítettség elkerülése érdekében. Más szavakkal, a legrosszabb esetben minden MMIC-nek egyformán kell tömörítenie.
8. ábra: HMC7891 szimulációs frekvenciakiegyenlítés kis jelerősítés a hőmérséklet felett
Az 5. ábrán bemutatott jelenlegi tervezési szakaszban a Thermopad csillapítóval sorba kapcsolt hangszínszabályzó hozzáadható az eszköz bemenetéhez, hogy a rögzített csillapítót kicserélje az eszköz kimenetén. Miért csinálod ezt? Négy ok
1. Egyenértékelő hozzáadása a korlátozó erősítő bemenetéhez csökkenti az első erősítési fokozat teljesítményét. Ezért az 1. szint tömörítése csökken. Az erősítési szakasz tömörítésének csökkenése egyenértékű a korlátozó dinamikus tartomány csökkenésével. Ezenkívül a hangszínszabályzó csillapítási meredeksége miatt a korlátozó dinamikus tartomány szétszórt a frekvenciatartományban. Minél alacsonyabb a frekvencia, annál inkább csökken a dinamikus tartomány. A csökkentett korlátozó dinamikus tartomány kompenzálásához meg kell növelni az RF bemeneti teljesítményt. A hangszínszabályzó lejtése miatt azonban a bemeneti teljesítmény egyenetlen növekedése megnöveli az erősítő erősítési fokozatának túlhajtásának kockázatát. Lehetőség van hangszínszabályzó hozzáadására az eszköz bemenetére, de ez nem az ideális hely.
2. A Thermopaddal sorba kapcsolt hangszínszabályzó hozzáadása csökkenti a következő erősítők tömörítését. Ez az erősítő tömörítésének egyenetlen eloszlását eredményezi az erősítési szakaszok között, ami csökkenti az általános korlátozó dinamikus tartományt. Az ekvalizer nem ajánlott sorba kötni a Thermopad csillapítóval.
3. Egy vagy több hangszínszabályzó használata rögzített csillapítók helyett csak a kimeneti fokozat erősítőjének tömörítési szintjét változtatja meg. Ennek a variációnak a minimalizálása és az RF túlhajtás elkerülése érdekében a hangszínszabályzó veszteségének nagyjából meg kell egyeznie a rendszerből eltávolított fix csillapítási értékkel. Ezenkívül, amint azt a fentiekben említettük, egy hangszínszabályzó hozzáadása az erősítési szakasz előtt a korlátozó dinamikus tartomány és frekvencia szétszóródását eredményezi. A hatás minimalizálása érdekében cserélje ki a lehető legkevesebb hangszínszabályzót.
4. A hangszínszabályzó hozzáadható a készülék kimenetéhez. A kimenet kiegyenlítése csökkenti a kimeneti teljesítményt, de nem eredményez korlátozó dinamikus tartományú diszperziót. A kimenet kiegyenlítése kissé pozitív kimeneti teljesítmény meredekséget eredményez, de ezt a meredekséget ellensúlyozza a nagyfrekvenciás csomagolás és a csatlakozók veszteségei.
A kész négyfokozatú korlátozó erősítő elrendezését a 9. ábra mutatja.
9. ábra A frekvenciakiegyenlítés blokkdiagramja
A 10. ábra az ADI HMC7891 kimeneti teljesítményének és hőmérsékletének szimulációs eredményeit mutatja. A végleges tervezés elérte a korlátozó 40 dB dinamikus tartományt. Minden üzemi körülmények között a szimulált legrosszabb kimeneti teljesítményváltozás 3 dB volt.
10. ábra A HMC7891 szimulált PSAT és a hőmérsékleti tartományon belüli frekvencia kapcsolata
Másik termék:
