Што е анализа на буџетот на РФ?

Целта на анализата на буџетот на РФ е да се провери одговорот на широкопојасната фреквенција и нивото на моќност на РФ на различни точки за тестирање во ограничувачкиот засилувач. Анализата мора да се заврши за да се поправи најлошата работна температура, наклонот на добивање и широкиот опсег на влезна моќност на RF.

Па, кој знае што е анализа на буџетот на РФ?

Основниот распоред на ограничувачки засилувач со ограничувачки динамички опсег од 40 dB е каскада од четири засилувачи на блок-добивки или ЛНК. Идеалниот дизајн користи само еден или два наменски уреди за засилување за да се намали варијацијата на моќноста на различни фреквенции и да се минимизираат барањата за компензација на термички / наклон. Слика 1 го прикажува блок-дијаграмот на првите почетни ограничувачки засилувачи пред корекција на температурата и надоместување на наклонот.

Слика 1. Блок дијаграм на идеен проект
Прво, дојдете мала корист, препорачајте техника за завршување на дизајнот на засилувачот за ограничување на широкопојасен интернет:
1. Управувајте со ограничувачкиот динамички опсег на моќност и отстранете ги условите за преголем напон на RF
2. Оптимизирајте ги перформансите во рамките на температурниот опсег
3. Конечно, поправете го вклучувањето на напојувањето и израмнете го малото засилување на сигналот
4. Последната мала корекција може да биде неопходна, односно откако ќе се вклучи функцијата за изедначување на фреквенцијата во дизајнот, преиспитајте го надоместокот на температурата
Ограничување на моќноста
Главниот проблем со прелиминарниот дизајн прикажан на Слика 1 е што со зголемувањето на влезната моќност на RF, RF преголемото напојување веројатно ќе се појави во фазата на добивка на излез. Кога заситената излезна моќност од која било фаза на добивка го надминува апсолутниот максимален влез на следниот засилувач во редот, ќе се појави пренапон на RF. Покрај тоа, дизајнот е склон кон бранувања поврзани со VSWR, а најверојатно ќе се појават осцилации поради големиот ненамастен прием во малиот пакет RF.
Со цел да се спречи преголемиот напон на РФ, да се елиминираат ефектите на VSWR и да се намали ризикот од осцилација, може да се додаде фиксиран пригушувач помеѓу секоја фаза на засилување за да се намали моќноста и добивката. Исто така, на капакот на RF може да биде потребен RF апсорбер за да се отстранат осцилациите. Потребно е доволно слабеење за да се намали максималната влезна моќност на секоја фаза на добивка под номиналното ниво на влезна моќност на MMIC. Мора да се вклучи доволно слабеење за да се приспособи на горната маргина на влезна моќност, да се прилагодат температурните промени и разликите помеѓу уредите. Слика 2 покажува каде е потребен RF пригушувачот во ограничувачкиот ланец на засилувачот.

Слика 2. Блок-дијаграм за корекција на преголемиот напон
Широкопојасен засилувач за ограничување на ADI HMC7891 користи четири фази на засилување HMC462 за да се овозможи опсегот на работа да достигне 10 dBm. Апсолутната максимална влезна моќност е 15 dBm. Секоја фаза на добивка може да толерира максимален RF влез од 18 dBm. Следејќи ги чекорите на дизајнот наведени во претходниот став, додаден е пригушувач помеѓу двете фази на добивка за да се осигура дека максималното ниво на влезна моќност на засилувачот не надминува 17 dBm. Слика 3 го покажува максималното ниво на моќност на влезот од секоја фаза на добивка кога на дизајнот ќе му се додаде фиксиран пригушувач.

Слика 3. Симулација на врската помеѓу POUT и фреквенцијата, RF корекција на преголемиот напон

Дизајнот е термички компензиран за да се прошири опсегот на работна температура. Општото барање за топлински опсег за ограничување на апликациите на засилувачот е -40 ° C до + 85 ° C. Врз основа на искуството, формулата за промена на добивката од 0.01 dB / ° / ниво може да се користи за проценка на промената на добивката на дизајнот на засилувачот на четири нивоа. Добивката се зголемува со намалување на температурата, и обратно. Користејќи ја амбиенталната добивка како почетна линија, се очекува вкупната добивка да се намали за 2.4 dB на 85 ° C и да се зголеми за 2.6 dB на –40 ° C.
За термички компензација на дизајнот, може да се вметне комерцијално достапен термопад® температурен променлив амортизатор за да се замени фиксниот пригушувач. Слика 4 ги прикажува резултатите од тестот на комерцијално достапниот широкопојасен придушувач на термопадот. Врз основа на податоците од тестот Термопад и проценетите промени на добивката, очигледно е дека се потребни два амортизери на Термопад за термички компензација на дизајнот на ограничувачкиот засилувач во четири фази.

Слика 4. Загуба на термопадот над температурата
Донесување на одлука за тоа каде да се вметне Thermopad е важна одлука. Бидејќи загубата на придушувачот на Thermopad ќе се зголеми, особено во услови на ниска температура, добра практика е да се избегне додавање компоненти близу до излезниот крај на синџирот RF со цел да се одржи високо ограничено ниво на излезна моќност. Идеалната локација за Thermopad е помеѓу првите три фази на засилувач, што е локацијата означена на Слика 5.

Слика 5. Блок-дијаграм за топлинска компензација
Резултатот од симулацијата на перформансите на малиот сигнал на ADI за топлинска компензација HMC7891 е прикажан на слика 6. Пред изедначување на фреквенцијата, промената на добивката се намалува на максимум 2.5 dB. Ова е во потребниот опсег од gain 1.5 dB промена на добивката.

Слика 6. HMC7891 симулира мало зголемување на сигналот над температурата
Изедначување на фреквенцијата
Ова го компензира протокот на природна добивка во повеќето засилувачи на широкопојасен интернет. Постојат различни дизајни на еквилајзер, вклучително и пасивни GaAs MMIC чипови. Пасивните MMIC еквилајзери се мали по големина и немаат барања за DC и контролен сигнал, па затоа се многу погодни за ограничување на дизајнот на засилувачот. Бројот на потребни фреквентни еквилајзери зависи од наклонот на некомпензирана добивка на ограничувачкиот засилувач и одговорот на избраниот еквилајзер. Дизајн-препорака е малку да се компензира одговорот на фреквенцијата за да се неутрализира загубата на далноводот и загубата на приклучокот, како и паразитите за пакети кои имаат поголемо влијание врз добивката на повисоките фреквенции. Слика 7 ги прикажува резултатите од тестот на прилагодениот изедначувач на фреквенција ADI GaAs.

Слика 7. Измерена загуба на еквилајзер на фреквенцијата
Ограничувачкиот засилувач на ADI за HMC7891 бара три фреквентни еквилајзери за да се поправи термички компензираниот одговор на мал сигнал. Слика 8 ги покажува резултатите од симулацијата на HMC7891 по термичко компензација и изедначување на фреквенцијата. Одлучувањето каде да се вметне еквилајзер е клучно за успешен дизајн. Пред да додадете какви било изедначувачи, запомнете дека идеалниот ограничувачки засилувач треба рамномерно да ја дистрибуира максималната компресија на засилувачот помеѓу сите фази на засилување за да се избегне прекумерна заситеност. Со други зборови, во најлош случај, секоја ММИК треба да се компресира подеднакво.

Слика 8. ХМЦ7891 симулација на фреквенција изедначување мало зголемување на сигналот над температурата
Во тековната фаза на дизајнирање прикажана на слика 5, на влезот на уредот може да се додаде еквилајзер поврзан во серија со придушувачот на термопадот за да се замени фиксниот пригушувач на излезот од уредот. Зошто го направи ова? Четири причини
1. Додавање на еквилајзер на влезот на ограничувачкиот засилувач ќе ја намали моќноста на првата фаза на добивка. Затоа, компресијата на ниво 1 е намалена. Намалувањето на компресијата на фазата на добивка е еквивалентно на намалувањето на ограничувачкиот динамички опсег. Покрај тоа, поради наклонот на слабеењето на еквилајзер, ограничувачкиот динамички опсег е дисперзиран во фреквентниот опсег. Колку е помала фреквенцијата, толку повеќе се намалува динамичкиот опсег. За да се компензира намалениот ограничувачки динамички опсег, влезната моќност на RF мора да се зголеми. Сепак, поради наклонот на еквилајзер, нерамномерното зголемување на влезната моќност ќе го зголеми ризикот од преголем напон на фазата на засилување на засилувачот. Можно е да додадете еквилајзер на влезот на уредот, но ова не е идеална локација.
2. Додавањето на еквилајзер поврзан во серија со Thermopad ќе ја намали компресијата на следните засилувачи. Ова ќе резултира во нееднаква дистрибуција на компресија на засилувачот помеѓу фазите на засилување, намалувајќи го вкупниот ограничувачки динамички опсег. Не се препорачува да го поврзете еквилајзер во серија со амортизаторот Thermopad.
3. Користењето на еден или повеќе еквилајзери наместо фиксни пригушувачи, само ќе го смени нивото на компресија на засилувачот на излезната фаза. За да се минимизира оваа варијација и да се избегне пренапон на RF, загубата на еквилајзерот треба да биде приближно еднаква на фиксната вредност на слабеењето извадена од системот. Покрај тоа, како што споменавме погоре, додавањето на еквилајзер пред фазата на добивка ќе резултира во дисперзија на ограничувачкиот динамички опсег и фреквенција. За да го минимизирате овој ефект, заменете што е можно помалку еквилајзери.
4. Еквилајзерот може да се додаде на излезот на уредот. Изедначувањето на излезот ќе ја намали излезната моќност, но нема да произведе ограничувачка дисперзија на динамички опсег. Изедначувањето на излезот произведува малку позитивен наклон на излезна моќност, но овој наклон се компензира со високофреквентно пакување и загуби на приклучокот.
Завршениот распоред на ограничување на засилувачот во четири фази е прикажан на слика 9.

Слика 9. Блок дијаграм на изедначување на фреквенцијата
На слика 10 се прикажани резултатите од симулацијата на излезната моќност и температурата на ADI HMC7891. Конечниот дизајн постигна ограничен динамички опсег од 40 dB. Под сите работни услови, симулираната промена на моќноста во најлош случај беше 3 dB.