I RF-signalkedjan är effektförstärkaren (PA) det aktiva elementet som är beläget mellan sändarsignalkedjekretsen och antennen, figur 1. Det är ofta en enda diskret komponent, en med krav och parametrar som skiljer sig från de stora delar av sändningskedjan såväl som mottagarkretsarna. Denna FAQ kommer att titta på PA: s roll och hur den kännetecknas.

F: Vad gör PA?

S: Den grundläggande funktionen hos en PA är mycket enkel i koncept. Den tar RF-signalen med låg effekt, redan med datakodning och modulering och vid önskad frekvens, och ökar sin signalstyrka till en nivå som är nödvändig för designen. Denna effektnivå kan vara överallt från milliwatt till tiotals, hundratals eller tusentals watt. PA ändrar inte signalformen, formatet eller läget utan förstärker den bara.

F: Är PA alltid en oberoende, diskret komponent?

A: Nej. För RF-effekt med lägre effekt i storleksordningen 100 mW eller mindre kan PA vara en del av RF-sändnings-IC eller till och med den större sändtagaren IC. Medan man implementerar PA på detta sätt kan det spara BOM-kostnader, men det kräver att konstruktören är mycket försiktig med fysisk placering av RF-IC och antennen, eftersom RF-signal dirigering är en utmaning. Dessutom kan utformningen och exekveringen av chipet PA tvinga svåra kompromisser på dess prestanda eller prestanda för tillhörande RF-kretsar.

Vid det andra extrema av högre effektnivåer i storleksordningen 500-1000 W kanske en enda diskret PA inte kan hantera effektnivån. I dessa fall kan flera PA-enheter användas parallellt. Samtidigt som detta kan lösa strömproblemet, medför en parallell design den nya frågan om kraftbalans, strömdelning, termisk matchning, hantera och förhindra enskilda fel eller överhettning och mer.

F: Vad är en MMIC?

S: En RF IC med eller utan PA är soentiX9 som kallas en MMIC– millimeter IC - även om strikt talat, millimetervågor sträcker sig över 30 GHz till 300 GHz, medan intervallet från 1 GHz till 30 GHz betraktas som mikrovågor. Men vanligt bruk använder ofta termen MMIC för de högre mikrovågsfrekvenserna.

F: Vilka halvledarprocesser används för RF-PA?

A: Utöver standard MOSFET, fram till ungefär ett decennium sedan, var den dominerande processen galliumarsenid (GaAs), och den används fortfarande idag, mestadels inom <5 W-sortimentet av smartphones och kabel-TV. Vid högre effektnivåer har galliumnitrid (GaN) gjort betydande framsteg under det senaste decenniet på grund av både marknadsbehov och betydande processinvesteringar från leverantörer. GaN är nu den mest gynnade PA-processen för nya design.

F: Hur kommer driftsfrekvens in i situationen?

S: När det finns en RF-konstruktion är de viktigaste frågorna kraft och frekvens, och effekten av en faktor på den andra. FET: s arbete slår upp till flera hundra MHz men kan nå in i GHz-intervallet, medan GaAs är användbart för flera tiotals GHz, även om det är bäst under 10 GHz. Vid frekvenser in i flera tiotals GHz, där mycket av den nya RF-aktiviteten är fokuserad (tror 5G), är GaN den mest attraktiva processen. (Naturligtvis har alla dessa allmänna uttalanden undantag, plus hela området rör sig snabbt, så dessa allmänna uttalanden är i rörelse.)

Observera att processteknik bara är en del av berättelsen. Den andra delen är hur processen används, när det gäller tillverkningstopologi. Bland alternativen är bipolära förbindelsetransistorer (BJT), förbättringsläge MOSFET, heterojunktion bipolära transistorer (HBTs), metall-halvledar FET (MESFET), hög elektron mobilitet transistorer (HEMT) och lateralt diffund metallhalvledare (LDMOS). Varje subtilitet är i allmänhet inte direkt relevant för PA-användaren, men de påverkar vad PA kan göra och dess begränsningar.

F: Förutsatt att PA har rätt specifikationer, vad är de primära designproblemen som påverkar dess användning?

S: Det finns tre: layout, signalintegritet och parasiter; termisk hantering (PA-effektivitet kan vara var som helst från 30% till 70%, vanligtvis), kylfläns, luftflöde och ledande / konventionell kylning; och utveckla ett nätverk för impedansmatchning till antennen, figur 2.

F: Layout och termisk hantering verkar raka nog för att förutse och modellera, men vad sägs om matchning?

A: Matchning är svårt eftersom en acceptabel matchning - en som resulterar i en VSWR <2 i de flesta fall - kräver noggrann modellering, användning av Smith-diagrammet (Figur 3) eller liknande verktyg och ofta en VNA (vektornätverksanalysator). Men den verkliga utmaningen är att parametrarna för belastningen - här antennen - kanske inte är konstanta.

Om slutprodukten till exempel är en smart telefon, påverkar placeringen av användarens händer och kropp, liksom andra föremål i närheten, belastningsimpedansen och därmed impedansmatchens godhet. När omständigheterna förändras under användning kommer antennen "avstängs" och VSWR att öka, vilket leder till strålningseffektiv ineffektivitet, möjlig överhettning och termisk avstängning. Här finns tekniker tillgängliga för att motverka dessa förändringar som dynamisk impedansmatchning, men dessa lägger till kostnad och komplexitet.

Om du är intresserad av effektförstärkare och FM / TV-sändarutrustning är du välkommen att kontakta oss:[e-postskyddad] .

Föregående:Hur man liveström på Youtube med kodare

Nästa:Gör STL-DSTL Link System pålitligt?

Lämna ett meddelande

meddelande~~POS=TRUNC

Kommentarer Loading ...