RF放大器的選擇指南

該PCB將容納一個高功率RF放大器，其邊緣連接器具有輸入/輸出。閱讀我們的RF放大器選擇指南，以了解如何為您的無線系統(tǒng)選擇正確的組件。

您可以使用許多RF協(xié)議進(jìn)行無線通信，并且IC行業(yè)竭盡全力為通用協(xié)議生產(chǎn)收發(fā)器IC。根據(jù)您要開發(fā)的產(chǎn)品，可以滿足您的特定需求的緊湊型SoC，模塊或收發(fā)器IC。只有最流行的協(xié)議才能看到這種集成水平，但是并非所有產(chǎn)品都將從集成的收發(fā)器或模塊中受益。

對于無線通信，RF放大器是產(chǎn)品中RF前端和信號鏈的組成部分。如果您剛開始是RF工程師，并且需要選擇放大器，請查看我們的RF放大器選擇指南。我們將介紹您應(yīng)注意的重要規(guī)格，它們?nèi)绾斡绊懩南到y(tǒng)以及您可以期望在市場上找到哪些選項。

射頻前端和后端中的射頻放大器

RF前端中有許多組件。這通常是指出現(xiàn)在接收器/發(fā)射器天線與數(shù)字處理器之間的所有電路。無線產(chǎn)品中的RF前端可以表現(xiàn)為一組分立的組件，一組IC，一個高度集成的模塊/ SoC或兩者之間的任何組件。射頻放大器出現(xiàn)在射頻系統(tǒng)的Rx和Tx側(cè)。

對于高功率發(fā)送器，在Tx側(cè)使用功率RF放大器，而Rx側(cè)使用可集成到接收器中的RF LNA。隨著市場上電子元件和IC的范圍廣泛，您的選擇幾乎是無止境的。RF前端的信號鏈包含以下所示的階段：

許多收發(fā)器IC或完全集成的前端將具有這種類型的框圖。在Rx端，RF LNA需要將信號電平提高到合適的水平以進(jìn)行解調(diào)，并且正常情況下要遠(yuǎn)低于飽和。同時，Tx側(cè)的RF功率放大器通常在非常接近飽和的條件下運行，以嘗試在所需頻率范圍內(nèi)最大化功率輸出。RF混頻器是RF前端的轉(zhuǎn)換和調(diào)制器/解調(diào)器階段中的常見組件。

最后，使用天線開關(guān)在信號鏈的Rx和Tx支路之間交換。在具有MIMO的系統(tǒng)中，將使用多個天線開關(guān)將信號發(fā)送到Tx（Rx）線上的不同放大器級，并且將在開關(guān)級的上游（下游）執(zhí)行調(diào)制（解調(diào)）。

重要的RF放大器規(guī)格

有許多RF放大器規(guī)格需要注意，因為它們會影響接收/解調(diào)信號的質(zhì)量。在本RF放大器選擇指南中，我要重點介紹在寬頻率范圍內(nèi)運行的任何RF系統(tǒng)所需的三個最重要的規(guī)格。這些應(yīng)該成為選擇RF放大器的起點。

帶寬和增益

這些可能是選擇RF放大器時需要考慮的最重要的規(guī)格。通常以特定頻率下的增益或帶寬來宣傳RF放大器。這些術(shù)語可以概括為具有截止頻率的增益帶寬乘積。即使帶寬遠(yuǎn)大于所需的頻率范圍，您仍然可以消除系統(tǒng)中的噪聲并使用帶通濾波器限制帶寬。

3IP點和1 dB壓縮點

3階攔截點（OIP3）適用于任何調(diào)頻信號，并與1 dB壓縮點有關(guān)。該規(guī)格在Tx側(cè)的功率放大器中變得很重要，因為這些放大器通常在非常接近飽和的狀態(tài)下工作。放大器的非線性特性將產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物，其中三階產(chǎn)物是最重要的。在飽和狀態(tài)下的某些輸入功率下，三階乘積將外推到與所需邊帶相同的強度。

功率放大器中針對調(diào)頻信號的示例OIP3外推。

查看數(shù)據(jù)表時，請注意在1 dB壓縮點而不是OIP3點的功率輸出，因為這實際上是可以以最小失真從放大器獲得的最大功率。3IP點仍然很重要，因為不同的標(biāo)準(zhǔn)對互調(diào)產(chǎn)物的允許強度進(jìn)行了限制。1 dB壓縮點往往比3IP點低約10 dB。

噪聲系數(shù)

在任何電子系統(tǒng)（包括RF信號鏈）中，噪聲都是不可避免的。射頻放大器中的噪聲系數(shù)基本上可以告訴您由于放大器中的增益而如何放大輸入噪聲。輸入和輸出之間的信噪比將有所降低，這是不可避免的。這也將是系統(tǒng)帶寬的某些功能，這是使用高階帶通濾波器限制帶寬的原因之一。

請注意，在Rx端，LNA不一定是不同類型的RF放大器。它只是一個放大器，其噪聲系數(shù)往往低于具有類似規(guī)格的其他放大器。如果您要設(shè)計帶有放大器IC的Rx側(cè)，請注意噪聲系數(shù)，以確保捕獲干凈的解調(diào)信號。

增益平坦度

盡管仍然相關(guān)，但這與單獨的增益和帶寬有很大的不同。如果要設(shè)計雙頻系統(tǒng)或需要在一定頻率范圍內(nèi)掃描的系統(tǒng)，則需要確保增益曲線在整個所需帶寬內(nèi)相對平坦。換句話說，放大器的增益是頻率的函數(shù)，因此噪聲系數(shù)也是頻率的函數(shù)。增益平坦度可以指定為+/-方差或dB（與平均增益相比）。

ADI公司HMC7891的增益平坦度曲線。

其他重要規(guī)格和組件

其他重要規(guī)格包括封裝/封裝，工作溫度，ESD保護(hù)，相位平坦度和所需帶寬內(nèi)的線性度（適用于LNA）。這些中的最后一個可能與頻率有關(guān)，尤其是在寬帶RF放大器中。您將需要的其他一些重要組件包括：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

射頻天線

匹配網(wǎng)絡(luò)的無源