Ano ang pagsusuri sa badyet ng RF?

Ang layunin ng pagtatasa ng badyet ng RF ay upang suriin ang tugon ng dalas ng broadband at antas ng kuryente ng RF ng iba't ibang mga puntos ng pagsubok sa paglilimita ng amplifier. Ang pagsusuri ay dapat na nakumpleto upang maitama ang pinakamasamang temperatura ng operating case, makakuha ng slope, at malawak na saklaw ng kuryente ng pag-input ng RF.

Kaya, sino ang nakakaalam kung ano ang pagsusuri sa badyet ng RF?

Ang pangunahing layout ng isang nililimitahan na amplifier na may 40 dB na naglilimita sa dinamikong saklaw ay isang kaskad ng apat na gain block amplifier o LNAs. Gumagamit lamang ang perpektong disenyo ng isa o dalawang nakatuon na aparato ng amplifier upang mabawasan ang pagkakaiba-iba ng kuryente sa iba't ibang mga frequency at i-minimize ang mga kinakailangan sa pagbabayad ng thermal / slope. Ipinapakita ng Larawan 1 ang block diagram ng unang paunang nililimitahan ang mga amplifier bago ang pagwawasto ng temperatura at bayad sa slope.

Larawan 1. I-block ang diagram ng paunang disenyo
Unang dumating ng isang maliit na benepisyo, magrekomenda ng isang pamamaraan upang makumpleto ang disenyo ng paglilimita ng broadband na amplifier:
1. Pamahalaan ang paglilimita sa saklaw ng lakas na lakas at alisin ang mga kundisyong labis na paggamit ng RF
2. I-optimize ang pagganap sa loob ng saklaw ng temperatura
3. Panghuli, iwasto ang power roll-off at patagin ang maliit na nakuha ng signal
4. Ang huling menor de edad na pagwawasto ay maaaring kinakailangan, iyon ay, pagkatapos ng dalas na pagpapaandar na pag-andar ay isinasama sa disenyo, muling isaalang-alang ang temperatura na kabayaran
Limitasyon sa kuryente
Ang pangunahing problema sa paunang disenyo na ipinakita sa Larawan 1 ay na habang tumataas ang lakas ng pag-input ng RF, ang RF overdrive ay malamang na mangyari sa yugto ng pagkuha ng output. Kapag ang puspos ng lakas ng output ng anumang yugto ng makakuha ay lumampas sa ganap na maximum na input ng susunod na amplifier sa pila, magaganap ang RF overdrive. Bilang karagdagan, ang disenyo ay madaling kapitan ng mga ripples na nauugnay sa VSWR, at ang mga oscillation ay malamang na mangyari dahil sa mataas na hindi nadurog na pakinabang sa maliit na RF package.
Upang maiwasan ang sobrang paggamit ng RF, alisin ang mga epekto ng VSWR at bawasan ang peligro ng pag-oscillation, maaaring idagdag ang isang nakapirming attenuator sa pagitan ng bawat yugto ng pagkuha upang mabawasan ang lakas at pakinabang. Maaaring kailanganin din ang isang RF absorber sa takip ng RF upang matanggal ang mga oscillation. Kinakailangan ang sapat na pagpapalambing upang mabawasan ang maximum na lakas ng pag-input ng bawat yugto na makakuha sa ibaba ng na-rate na antas ng pag-input ng lakas ng MMIC. Ang sapat na pagpapalambing ay dapat na isama upang mapaunlakan ang tuktok na margin ng pag-input ng lakas, upang mapaunlakan ang mga pagbabago sa temperatura at mga pagkakaiba sa pagitan ng mga aparato. Ipinapakita ng Larawan 2 kung saan kinakailangan ang RF attenuator sa limiting chain ng amplifier.

Larawan 2. diagram ng pag-block ng overdrive ng RF
Ang wideband na naglilimita sa amplifier ng HMC7891 ay gumagamit ng apat na mga yugto ng pagkuha ng HMC462 upang payagan ang saklaw ng operating na maabot ang 10 dBm. Ang ganap na maximum na lakas ng pag-input ay 15 dBm. Ang bawat yugto ng pagkakaroon ay maaaring tiisin ang isang maximum na input ng RF na 18 dBm. Kasunod sa mga hakbang sa disenyo na nakabalangkas sa nakaraang talata, isang attenuator ay naidagdag sa pagitan ng dalawang yugto ng makakuha upang matiyak na ang maximum na antas ng pag-input ng amplifier ay hindi lalampas sa 17 dBm. Ipinapakita ng Larawan 3 ang maximum na antas ng lakas sa pag-input ng bawat yugto ng pagkuha kapag ang isang nakapirming attenuator ay idinagdag sa disenyo.

Larawan 3. Simulation ng ugnayan sa pagitan ng POUT at dalas, RF overdrive correction

Ang disenyo ay binabayaran ng termal upang mapalawak ang saklaw ng temperatura ng operating. Ang pangkalahatang kinakailangan sa saklaw ng thermal para sa paglilimita sa mga aplikasyon ng amplifier ay -40 ° C hanggang + 85 ° C. Batay sa karanasan, ang formula ng pagbabago ng nakuha na 0.01 dB / ° / antas ay maaaring magamit upang matantya ang pagbabago ng nakuha ng isang disenyo ng apat na antas na amplifier. Ang pagtaas ay nakakakuha ng pagbawas ng temperatura, at kabaliktaran. Gamit ang ambient gain bilang isang baseline, ang kabuuang nakuha ay inaasahang magbabawas ng 2.4 dB sa 85 ° C at tataas ng 2.6 dB sa –40 ° C.
Upang maipunan nang termal ang disenyo, maaaring maipasok ang isang magagamit na variable ng temperatura na attenuator ng Thermopad® upang mapalitan ang naayos na attenuator. Ipinapakita ng Larawan 4 ang mga resulta sa pagsubok ng isang magagamit na komersyal na broadband na Thermopad attenuator. Batay sa data ng pagsubok na Thermopad at tinatayang mga pagbabago sa pagkakaroon, malinaw na kinakailangan ng dalawang mga Attenuator ng Thermopad upang mabayaran nang termal ang apat na yugto ng paglilimita sa disenyo ng amplifier.

Larawan 4. Pagkawala ng thermopad sa temperatura
Ang pagpapasya kung saan ilalagay ang Thermopad ay isang mahalagang desisyon. Dahil tataas ang pagkawala ng attenuator ng Thermopad, lalo na sa mababang kondisyon ng temperatura, magandang kasanayan na iwasan ang pagdaragdag ng mga sangkap na malapit sa output end ng RF chain upang mapanatili ang isang mataas na limitasyon sa antas ng lakas ng output. Ang perpektong lokasyon para sa Thermopad ay nasa pagitan ng unang tatlong yugto ng amplifier, na kung saan ay ang lokasyon na naka-highlight sa Larawan 5.

Larawan 5. diagram ng block ng Thermal Comprehensive
Ang resulta ng simulation ng thermal bayad ng ADI na HMC7891 maliit na pagganap ng signal ay ipinapakita sa Larawan 6. Bago ang pagpapantay ng dalas, ang pagbabago ng pakinabang ay nabawasan sa isang maximum na 2.5 dB. Nasa loob ito ng kinakailangang saklaw ng ± 1.5 dB pagkakaroon ng pagbabago.

Larawan 6. HMC7891 kunwa maliit na signal makakuha ng higit sa temperatura
Pagpapantay ng dalas
Nagbabayad ito para sa natural na makakuha ng roll-off sa karamihan ng mga broadband amplifier. Mayroong iba't ibang mga disenyo ng pantay, kabilang ang mga passive GaAs MMIC chips. Ang mga passive MMIC equalizer ay maliit sa sukat at walang DC at kontrolin ang mga kinakailangan sa signal, kaya't napaka-angkop para sa paglilimita sa disenyo ng amplifier. Ang bilang ng mga kinakailangang equalizer ng dalas ay nakasalalay sa uncompensated slope ng pakinabang ng limiting amplifier at ang tugon ng napiling pangbalanse. Ang isang rekomendasyon sa disenyo ay upang bahagyang mapunan ang tugon sa dalas sa offset na pagkawala ng linya ng paghahatid at pagkawala ng konektor, pati na rin ang mga package parasitics na mayroong mas malaking epekto sa pagkakaroon ng mas mataas na mga frequency. Ipinapakita ng Larawan 7 ang mga resulta sa pagsubok ng pasadyang pantukoy ng dalas ng ADI GaAs.

Larawan 7. Nasusukat na pagkawala ng dalas ng pangbalanse
Ang paglilimita ng HMC7891 ng ADI ng amplifier ay nangangailangan ng tatlong mga equalizer ng dalas upang iwasto ang thermally compensated maliit na tugon ng signal. Ipinapakita ng Larawan 8 ang mga resulta ng simulation ng HMC7891 pagkatapos ng thermal na kabayaran at pagpapantay ng dalas. Ang pagpapasya kung saan ilalagay ang pangbalanse ay kritikal sa isang matagumpay na disenyo. Bago magdagdag ng anumang mga pantay, alalahanin na ang isang perpektong paglilimita ng amplifier ay dapat pantay na ipamahagi ang maximum na compression ng amplifier sa pagitan ng lahat ng mga yugto na makakuha upang maiwasan ang labis na saturation. Sa madaling salita, sa pinakapangit na kaso, ang bawat MMIC ay dapat na pantay na mag-compress.

Larawan 8. HMC7891 na pagpapareho ng dalas ng pantulad na maliit na nakuha ng signal sa temperatura
Sa kasalukuyang yugto ng disenyo na ipinakita sa Larawan 5, ang isang pangbalanse na konektado sa serye na may Thermopad attenuator ay maaaring idagdag sa pag-input ng aparato upang mapalitan ang naayos na attenuator sa output ng aparato. Bakit mo nagawa ito? Apat na dahilan
1. Ang pagdaragdag ng isang pangbalanse sa pag-input ng limiting amplifier ay magbabawas ng lakas ng unang yugto ng pagkuha. Samakatuwid, ang compression ng antas 1 ay nabawasan. Ang pagbawas sa compression ng yugto ng pagkakaroon ay katumbas ng pagbawas sa paglilimita sa hanay ng pabago-bago. Bilang karagdagan, dahil sa slope ng pagpapalambing ng pangbalanse, ang paglilimita sa hanay ng mga pabago-bago ay nakakalat sa saklaw ng dalas. Kung mas mababa ang dalas, mas nababawasan ang hanay ng mga pabago-bago. Upang mabayaran ang nabawasan na paglilimita sa mga saklaw na pabago-bago, dapat dagdagan ang lakas na input ng RF Gayunpaman, dahil sa slope ng pangbalanse, isang hindi pantay na pagtaas ng lakas ng pag-input ay magpapataas ng peligro ng labis na pag -drive ng yugto ng nakuha ng amplifier. Posibleng magdagdag ng isang pangbalanse sa pag-input ng aparato, ngunit hindi ito ang perpektong lokasyon.
2. Ang pagdaragdag ng isang pangbalanse na konektado sa serye na may Thermopad ay magbabawas ng compression ng kasunod na mga amplifier. Magreresulta ito sa hindi pantay na pamamahagi ng compression ng amplifier sa pagitan ng mga yugto ng pagkuha, binabawasan ang pangkalahatang paglilimita sa hanay ng mga pabago-bago. Hindi inirerekumenda na ikonekta ang pangbalanse sa serye sa Thermopad attenuator.
3. Ang paggamit ng isa o higit pang mga pantay sa halip na naayos na mga attenuator ay babaguhin lamang ang antas ng compression ng output stage amplifier. Upang i-minimize ang pagkakaiba-iba na ito at maiwasan ang sobrang paggamit ng RF, ang pagkawala ng pangbalanse ay dapat na halos katumbas ng naayos na halaga ng pagpapalambing na tinanggal mula sa system. Bilang karagdagan, tulad ng nabanggit sa itaas, ang pagdaragdag ng isang pangbalanse bago ang yugto ng makakuha ay magreresulta sa isang pagpapakalat ng paglilimita sa mga dinamikong saklaw at dalas. Upang i-minimize ang epektong ito, palitan ang ilang mga equalizer hangga't maaari.
4. Ang pangbalanse ay maaaring idagdag sa output ng aparato. Ang pagpapantay ng output ay magbabawas ng lakas ng output, ngunit hindi makagawa ng paglilimita sa pagpapakalat ng pabagu-bagong saklaw. Ang pagpapantay ng output ay gumagawa ng isang bahagyang positibong output slope ng kuryente, ngunit ang slope na ito ay napapalitan ng high-frequency na packaging at pagkalugi ng konektor.
Ang natapos na apat na yugto ng paglilimita sa layout ng amplifier ay ipinapakita sa Larawan 9.

Larawan 9. I-block ang diagram ng pagpapantay ng dalas
Ipinapakita ng Larawan 10 ang mga resulta ng lakas ng output at temperatura na kunwa ng ADI HMC7891. Ang pangwakas na disenyo ay nakamit ang isang nililimitahan ang hanay ng mga dinamikong 40 dB. Sa ilalim ng lahat ng mga kundisyon ng pagpapatakbo, ang simulate na pinakamababang kaso na pagbabago ng kapangyarihan ay 3 dB.