Die doel van RF-begrotingsanalise is om die breëband-frekwensierespons en RF-kragvlak van verskillende toetspunte in die beperkende versterker na te gaan. Die ontleding moet voltooi word om die slegste werkingstemperatuur, versterkingshelling en wye RF-insetkragreeks reg te stel.
So, wie weet wat RF-begrotingsanalise is?
Die basiese uitleg van 'n beperkende versterker met 'n 40 dB beperkende dinamiese omvang is 'n kaskade van vier versterkingsblokversterkers of LNA's. Die ideale ontwerp gebruik slegs een of twee toegewyde versterkertoestelle om die kragverandering by verskillende frekwensies te verminder en om die vereistes vir hitte- / hellingkompensasie te verminder. Figuur 1 toon die blokdiagram van die eerste aanvanklike beperkende versterkers voor temperatuurregstelling en hellingkompensasie.
Figuur 1. Blokdiagram van die voorlopige ontwerp
Kom eers 'n klein voordeel, beveel 'n tegniek aan om die ontwerp van breëband beperkende versterker te voltooi:
1. Bestuur die beperkende kragdinamiese omvang en skakel RF-oordrywingstoestande uit
2. Optimaliseer prestasie binne die temperatuurbereik
3. Stel laastens die kragafwerking reg en druk die klein seinwins plat
4. Die laaste klein regstelling kan nodig wees, dit wil sê nadat die frekwensie-gelykmaakfunksie in die ontwerp opgeneem is, moet u die temperatuurkompensasie heroorweeg
Kragbeperking
Die grootste probleem met die voorlopige ontwerp wat in Figuur 1 getoon word, is dat wanneer die RF-insetvermoë toeneem, RF-oordrywing waarskynlik in die uitsetversterkingstadium sal plaasvind. Wanneer die versadigde uitsetkrag van enige versterkingstadium die absolute maksimum invoer van die volgende versterker in die ry oorskry, sal RF-oordrywing plaasvind. Daarbenewens is die ontwerp geneig tot VSWR-verwante rimpelings, en ossillasies sal waarskynlik voorkom as gevolg van die hoë, ongedempte wins in die klein RF-pakket.
Om RF-oordrywing te voorkom, VSWR-effekte uit te skakel en die risiko van oscillasie te verminder, kan 'n vaste demper tussen elke versterkingstadium bygevoeg word om krag en wins te verminder. 'N RF-absorbeerder kan ook op die RF-omslag benodig word om ossillasies uit te skakel. Voldoende verswakking is nodig om die maksimum insetkrag van elke versterkingstadium onder die nominale insetkragvlak van die MMIC te verlaag. Voldoende verswakking moet ingesluit word om die boonste insetkragmarge te akkommodeer, om temperatuurveranderings en verskille tussen toestelle te akkommodeer. Figuur 2 toon aan waar die RF-demper benodig word in die beperkende versterkerketting.
Figuur 2. Blokdiagram vir regstelling van die RF-oordrywing
ADI se breëband-beperkende versterker HMC7891 gebruik vier HMC462 versterkingstadia om die bedieningsbereik 10 dBm te laat bereik. Die absolute maksimum insetkrag is 15 dBm. Elke versterkingstadium kan 'n maksimum RF-invoer van 18 dBm verdra. Na aanleiding van die ontwerpstappe wat in die vorige paragraaf uiteengesit is, is 'n demper tussen die twee versterkingstadia aangebring om te verseker dat die maksimum versterker se insetvermoë nie 17 dBm oorskry nie. Figuur 3 toon die maksimum drywingsvlak by die invoer van elke versterkingstadium wanneer 'n vaste demper by die ontwerp gevoeg word.
Figuur 3. Simulasie van die verband tussen POUT en frekwensie, RF-oordrywing-regstelling
Die ontwerp word termies vergoed om die werkingstemperatuur uit te brei. Die algemene vereiste vir die beperking van die versterkertoepassings is -40 ° C tot + 85 ° C. Op grond van ervaring kan die versterkingsveranderingsformule van 0.01 dB / ° / vlak gebruik word om die versterkingsverandering van 'n viervlak-versterkerontwerp te skat. Die wins neem toe namate die temperatuur afneem, en omgekeerd. Met die gebruik van die omgewingswins as basislyn, word verwag dat die totale toename met 2.4 dB sal daal by 85 ° C en met 2.6 dB sal styg by –40 ° C.
Om die ontwerp termies te vergoed, kan 'n Thermopad® temperatuurveranderlike demper in die handel beskikbaar word om die vaste demper te vervang. Figuur 4 toon die toetsresultate van 'n breëband Thermopad-demper wat in die handel beskikbaar is. Op grond van die Thermopad-toetsdata en geskatte versterkingsveranderings, is dit duidelik dat twee Thermopad-dempers nodig is om die vier-trap-begrensingsversterker-ontwerp termies te vergoed.
Figuur 4. Thermopadverlies bo temperatuur
Om te besluit waar u die Thermopad moet plaas, is 'n belangrike besluit. Omdat die verlies van die Thermopad-demper sal toeneem, veral onder lae temperatuurtoestande, is dit 'n goeie manier om te verhoed dat die toevoeging van komponente naby die uitsetkant van die RF-ketting om 'n hoë uitsetkragvlak te handhaaf. Die ideale plek vir die Thermopad is tussen die eerste drie versterkerfases, wat die ligging is wat in Figuur 5 uitgelig word.
Figuur 5. Blokdiagram vir termiese kompensasie
Die simulasie-resultaat van ADI se termiese kompensasie HMC7891 klein seinprestasie word in Figuur 6 getoon. Voor frekwensie-gelykmaking word die versterkingsverandering verminder tot 'n maksimum van 2.5 dB. Dit is binne die vereiste omvang van ± 1.5 dB versterkingsverandering.
Figuur 6. HMC7891 het klein seinversterking bo temperatuur gesimuleer
Frekwensie-gelykmaking
Dit vergoed vir die natuurlike versterking van die meeste breëbandversterkers. Daar is verskillende gelykmakerontwerpe, insluitend passiewe GaAs MMIC-skyfies. Passiewe MMIC-gelykmakers is klein in grootte en het geen DC- en beheerseinvereistes nie, dus is dit baie geskik om die versterkerontwerp te beperk. Die aantal vereiste frekwensie-gelykmakers hang af van die ongekompenseerde versterkingshelling van die beperkende versterker en die respons van die gekose gelykmaker. 'N Ontwerpaanbeveling is om die frekwensierespons vir die verrekening van transmissielynverlies en verbindingsverlies, asook pakketparasities wat 'n groter impak op die wins by hoër frekwensies het, effens te kompenseer. Figuur 7 toon die toetsresultate van die pasgemaakte ADI GaAs-frekwensie-gelykmaker.
Figuur 7. Gemete verlies aan frekwensie-gelykmaker
ADI se HMC7891-beperkingsversterker benodig drie frekwensie-gelykmakers om die kleinerige seinrespons reg te stel. Figuur 8 toon die simulasie-resultate van HMC7891 na termiese kompensasie en frekwensie-gelykmaking. Om te besluit waar u die gelykmaker moet plaas, is van kritieke belang vir 'n suksesvolle ontwerp. Voordat u enige gelykmakers byvoeg, moet u onthou dat 'n ideale begrensingsversterker die maksimum versterkerkompressie eweredig moet versprei tussen alle versterkingstadia om oormatige versadiging te voorkom. Met ander woorde, in die ergste geval moet elke MMIC ewe saamdruk.
Figuur 8. HMC7891 simulasie frekwensie-gelykmaking klein sein wins bo temperatuur
In die huidige ontwerpfase wat in Figuur 5 getoon word, kan 'n gelykmaker wat in serie met die Thermopad-demper gekoppel is, by die ingang van die toestel gevoeg word om die vaste demper aan die uitset van die toestel te vervang. Waarom het u dit gedoen? Vier redes
1. As u 'n gelykmaker by die ingang van die beperkende versterker voeg, verminder dit die krag van die eerste versterkingstadium. Daarom word die kompressie van vlak 1 verminder. Die vermindering van versterkingstadiumkompressie is gelykstaande aan die vermindering in beperkende dinamiese omvang. As gevolg van die verswakking van die gelykmaker, is die beperkende dinamiese omvang ook versprei in die frekwensiegebied. Hoe laer die frekwensie, hoe meer word die dinamiese omvang verminder. Om die verminderde dinamiese omvang te vergoed, moet die RF-insetvermoë verhoog word. As gevolg van die helling van die gelykmaker, sal 'n oneweredige toename in insetvermoë die risiko van oordrewe verhoog van die versterkerversterkingstadium verhoog. Dit is moontlik om 'n gelykmaker aan die toevoer van die toestel toe te voeg, maar dit is nie die ideale plek nie.
2. Die toevoeging van 'n gelykmaker wat in serie met Thermopad gekoppel is, sal die kompressie van daaropvolgende versterkers verminder. Dit sal lei tot 'n oneweredige verdeling van die versterker se kompressie tussen versterkingstadia, wat die algehele beperkende dinamiese bereik verminder. Dit word nie aanbeveel om die gelykmaker in serie met die Thermopad-demper te verbind nie.
3. As u een of meer gelykmakers in plaas van vaste dempers gebruik, verander dit slegs die kompressievlak van die uitvoerversterker. Om hierdie variasie te minimaliseer en RF-oordrywing te vermy, moet die gelykmakerverlies ongeveer gelyk wees aan die vaste verswakkingswaarde wat van die stelsel verwyder word. Daarbenewens, soos hierbo genoem, sal 'n verspreiding van die beperkende dinamiese omvang en frekwensie as gevolg van die toevoeging van 'n gelykmaker voor die versterkingstadium tot gevolg hê. Om hierdie effek te verminder, moet u so min as moontlik gelykmakers vervang.
4. Die gelykmaker kan by die uitvoer van die toestel gevoeg word. Uitsetvergelyking sal die uitsetkrag verminder, maar sal nie die verspreiding van dinamiese omvang beperk nie. Uitsetvergelyking lewer 'n effens positiewe uitsetkraghelling, maar hierdie helling word geneutraliseer deur hoëfrekwensie verpakking en verbindingsverliese.
Die voltooide vier-fase beperkende versterker-uitleg word in Figuur 9 getoon.
Figuur 9. Blokdiagram van frekwensie-gelykmaking
Figuur 10 toon die uitsetkrag en temperatuur simulasie resultate van ADI HMC7891. Die finale ontwerp het 'n beperkte dinamiese omvang van 40 dB behaal. Onder alle bedryfsomstandighede was die simulasie van die ergste uitsetkragverandering 3 dB.
Figuur 10. Die verband tussen gesimuleerde PSAT van HMC7891 en frekwensie binne die temperatuurbereik
Ons ander produk:
