寬帶放大器有助于開發(fā)復雜射頻系統(tǒng)的測試和測量功能

無線電系統(tǒng)設(shè)計變得越來越復雜，對性能、成本和功耗的要求也越來越高。隨著世界各地使用許多不同的頻段，以及商業(yè)系統(tǒng)現(xiàn)在擴展到50 GHz以上的毫米波頻率，當今的RF系統(tǒng)設(shè)計人員面臨著重大挑戰(zhàn)。

寬帶放大器正在解決多頻段和復雜無線電前端的這一挑戰(zhàn)。新一代寬帶放大器不是每個頻段的單獨組件鏈，而是提供單個前端，可以在整個頻段上以高性能處理各種頻率。這可以顯著降低RF設(shè)計的復雜性。

寬帶設(shè)計正在幾個領(lǐng)域撼動市場，從蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施和點對點鏈路到測試和測量。設(shè)備制造商越來越多地尋求一種平臺方法，即為全球不同地區(qū)的客戶使用單個板或系統(tǒng)。理想情況下，同一平臺也可以以最少的配置用于不同的應(yīng)用程序，從而為通過規(guī)模經(jīng)濟節(jié)省成本提供了更多機會。

在蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施市場中，寬帶放大器能夠通過單個設(shè)備而不是數(shù)十個甚至數(shù)百個組件為現(xiàn)有的2G、3G、4G和5G基站提供RF前端。這些寬帶設(shè)備的頻率范圍從800 MHz到3.5 GHz，為網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計者和運營商提供了許多優(yōu)勢。傳統(tǒng)的RF前端設(shè)計需要為每個頻段使用單獨的放大器和支持組件，因此單個寬帶器件可以取代前端RF板中的許多其他組件。這降低了電路板的成本和復雜性，并通過減少組件提高了可靠性。這種設(shè)計方法還降低了零件管理的復雜性和操作員的運營費用，因為單個電路板可用于世界各地的網(wǎng)絡(luò)，而不需要操作員管理多個版本。

EBV的專業(yè)工程師也看到寬帶放大器在小型蜂窩中的使用越來越多。顧名思義，這些是支持 10 或 20 個用戶的較小小區(qū)，比大型基站更小、更便宜、功耗更低。這使得運營商能夠經(jīng)濟高效地擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，因此寬帶放大器的使用越來越受歡迎。

對于小型蜂窩，寬帶放大器的電流消耗盡可能低，與為電話網(wǎng)絡(luò)需要支持的每個頻段使用單獨的前端信號鏈相比，允許更小的設(shè)計。EBV的現(xiàn)場應(yīng)用工程師（FAE）越來越多地向客戶展示可用的設(shè)備范圍，這些設(shè)備可以幫助開發(fā)人員平衡小型蜂窩支持的用戶數(shù)量與功耗和物料清單（BOM）成本。

EBV的FAE還可以為放大器性能建模和模擬其在設(shè)計中的使用提供支持，并指導開發(fā)人員完成不同的權(quán)衡。例如，雖然寬帶放大器的噪聲系數(shù)可能高于專用窄帶放大器，但無需額外的RF開關(guān)來改變頻段。因此，信號鏈的整體噪聲降低。然后，這可用于降低信號鏈中其他組件的成本，以實現(xiàn)所需的性能，或提供更長的范圍。EBV還可以提供評估板，以便開發(fā)人員可以測試寬帶放大器以及整個信號鏈，以展示較低的整體噪聲系數(shù)。

這種單放大器方法還使設(shè)計人員能夠?qū)Ｗ⒂?a target="_blank">天線設(shè)計和整個鏈路的功率效率等具有挑戰(zhàn)性的問題。ADI寬帶放大器的工作頻率高達80 GHz，可實現(xiàn)這種靈活的設(shè)計，降低產(chǎn)品管理的復雜性，并通過更高的可靠性幫助降低運營成本。

寬帶放大器在測試和測量系統(tǒng)中也越來越受歡迎。對于儀器儀表開發(fā)人員來說，解決蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備中許多不同的RF頻段的相同挑戰(zhàn)成倍增加。最新的儀器必須處理比以往更寬的帶寬，從低端到 80 GHz 和 90 GHz。無論是測試最新的點對點通信鏈路設(shè)計還是高性能相控陣雷達平臺，儀器設(shè)計人員都必須能夠在盡可能寬的頻帶上以最佳線性度為信號提供增益。雖然成本可能不是一個因素，但性能至關(guān)重要，因為儀器（無論是信號發(fā)生器還是頻譜分析儀）都必須提供盡可能高的信號質(zhì)量。

所有這些都意味著寬帶放大器有幾種不同的范圍，EBV的FAE可以幫助設(shè)計人員確定適合應(yīng)用RF范圍的合適器件。蜂窩基站和小型蜂窩設(shè)計通常使用 100 MHz 至 6 GHz 或 8 GHz 的頻率，并圍繞 2G、3G、4G 和 5G 的載波頻率進行調(diào)制。100 MHz至20 GHz頻段覆蓋了大多數(shù)軍事通信系統(tǒng)，其中寬帶放大器可以支持認知軟件定義的無線電，該無線電可以分析所有可用頻段并確定要連接的特定網(wǎng)絡(luò)。然后將該網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議下載到控制器芯片，允許一部手機與許多不同的無線電系統(tǒng)一起使用。該頻段還適用于軍用雷達應(yīng)用。儀器儀表設(shè)計通常希望使用20 GHz以上的寬帶放大器，主流設(shè)計則上升到40 GHz或50 GHz，測試超高性能應(yīng)用時達到80 GHz和90 GHz。

點對點鏈路將在免許可頻段中以60 GHz的頻率運行，在最具挑戰(zhàn)性的設(shè)計中工作頻率高達86 GHz，并且需要能夠可靠地擴展到此頻率范圍的測試和測量系統(tǒng)。

ADI擁有的專利涵蓋的技術(shù)允許在較高頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)寬帶工作，噪聲系數(shù)和功耗適合不同的應(yīng)用。EBV工程師的一個關(guān)鍵角色是幫助開發(fā)人員為這些應(yīng)用提供一系列設(shè)備。

用于實現(xiàn)放大器的工藝技術(shù)是器件性能的重要組成部分。在以最優(yōu)惠的價格提供最高性能方面總是有一個折衷方案，這就是為什么目標頻段很重要的原因。有時，利用ADI在開發(fā)新架構(gòu)方面數(shù)十年的經(jīng)驗，可以使用0.25 μm砷化鎵（GaAs）pHEMT（贗晶型高電子遷移率晶體管）等低成本技術(shù)，在2 GHz至20 GHz的RF頻段內(nèi)提供足夠的性能，并具有良好的線性度和增益。其他應(yīng)用，特別是在 50 GHz 及以上時，在 pHEMT GaAs 器件中需要 0.1 μm 至 0.15 μm 的較短柵極長度。這些基于GaAs的寬帶pHEMT放大器為ADI公司的設(shè)計人員提供了最佳的線性度和最低的噪聲，從而在較高頻率下提供寬帶性能。這種專業(yè)知識提供了噪聲和電流性能，使寬帶放大器能夠在各種頻率和應(yīng)用中使用。

對于使用寬帶放大器的設(shè)計人員來說，有許多關(guān)鍵參數(shù)。除了頻率、增益和1 dB功率點外，IP3（三階交調(diào)交調(diào)截點）值還用于指示放大器在發(fā)生互調(diào)失真之前可以處理的最大信號。

對于HMC1049和HMC753等低噪聲放大器，噪聲系數(shù)（NF）是關(guān)鍵，P1dB輸出功率使放大器能夠用作本振驅(qū)動器。

結(jié)論

寬帶放大器的大量應(yīng)用正在開放。隨著蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備需求的增加，設(shè)計人員可以利用寬帶放大器來降低設(shè)計的復雜性和功耗，從而降低世界各地系統(tǒng)安裝和維護的成本。同樣的技術(shù)可用于降低成本并提高高性能點對點鏈路的可靠性，從而將寬帶連接帶到更廣泛的地區(qū)和新客戶。該技術(shù)還提供尖端儀器所需的性能，提供有助于開發(fā)這些復雜射頻系統(tǒng)的測試和測量功能。

審核編輯：郭婷