国产一级一级理论片一区二区_久久综合图区亚洲综合图区_国产精品V欧美精品av日韩_日韩精品成人在线_亚洲欧美日韩动漫_国产精品一二三区在线观看公司_日韩成人无码一区二区三区

對性能空白區、小型化和更高頻率的需求，正挑戰(zhàn)無線系統(tǒng)中兩個關(guān)鍵天線連接元器件的限制：功率放大器(PA) 和低噪聲放大器(LNA)信息化。5G 的發(fā)展以及 PA 和 LNA 在微波無線電鏈路形勢、VSAT（衛(wèi)星通信系統(tǒng)）和相控陣雷達系統(tǒng)中的使用正促成這種轉(zhuǎn)變實踐者。這些應(yīng)用的要求包括較低噪聲（對于 LNA）和較高能效（對于 PA）以及在高達或高于 10 GHz 的較高頻率下的運行。為了滿足這些日益增長的需求約定管轄，LNA 和 PA 制造商正在從傳統(tǒng)的全硅工藝轉(zhuǎn)向用于 LNA 的砷化鎵(GaAs) 和用于 PA 的氮化鎵(GaN)數據。

本文將介紹 LNA 和 PA 的作用和要求及其主要特性，然后介紹典型的 GaAs 和 GaN 器件以及利用這些器件進行設(shè)計時的注意事項發揮。

LNA 的靈敏作用
LNA 的作用是從天線獲取極其微弱的不確定信號顯著，這些信號通常是微伏數(shù)量級的信號或者低于 -100 dBm，然后將該信號放大至一個更有用的水平開放以來，通常約為 0.5 到 1 V（圖 1）占。具體來看，在 50 Ω 系統(tǒng)中 10 μV 為 -87 dBm提供了有力支撐，100 μV 等于 -67 dBm激發創作。

利用現(xiàn)代電子技術(shù)可以輕松實現(xiàn)這樣的增益，但 LNA 在微弱的輸入信號中加入各種噪聲時進一步意見，問題將遠不是那么簡單增幅最大。LNA 的放大優(yōu)勢會在這樣的噪聲中*消失。

圖 1：接收路徑的低噪聲放大器(LNA) 和發(fā)送路徑的功率放大器(PA) 經(jīng)由雙工器連接到天線生產能力，雙工器分開兩個信號標準，并防止相對強大的 PA 輸出使靈敏的 LNA 輸入過載。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

注意處理方法，LNA 工作在一個充滿未知的世界中重要作用。作為收發(fā)器通道的前端，LNA 必須能捕捉并放大相關(guān)帶寬內(nèi)功耗極低的低電壓信號以及天線造成的相關(guān)隨機噪聲活動上。在信號理論中有望，這種情況稱作未知信號 / 未知噪聲難題，是所有信號處理難題中最難的部分導向作用。

LNA 的主要參數(shù)是噪聲系數(shù)(NF)方案、增益和線性度。噪聲來自熱源及其它噪聲源十大行動，噪聲系數(shù)的典型值為 0.5 - 1.5 dB左右。單級放大器的典型增益在 10 - 20 dB 之間。有一些設(shè)計采用在低增益綜合措施、低 NF 級后加一個更高增益級的級聯(lián)放大器可靠保障，這種設(shè)計可能達到較高的 NF，不過一旦初始信號已經(jīng)“增大”設計標準，這樣做就變得不那么重要開展。（有關(guān) LNA、噪聲和射頻接收器的詳細內(nèi)容發揮重要帶動作用，請參閱 TechZone 中《低噪聲放大器可以地提升接收器的靈敏度》一文意向。）

LNA 的另一個問題是非線性度意料之外，因為合成諧波和互調(diào)失真可使接收到的信號質(zhì)量惡化，在位誤差率(BER) 相當?shù)蜁r使得信號解調(diào)和解碼變得更加困難形式。通常用三階交調(diào)點(IP3) 作為線性度的特征化參數(shù)置之不顧，將三階非線性項引起的非線性乘積與以線性方式放大的信號關(guān)聯(lián)在一起；IP3 值越高數字化，放大器性能的線性度越好方便。

功耗和能效在 LNA 中通常不屬于首要問題。就本質(zhì)而言各領域，絕大多數(shù) LNA 是功耗相當?shù)颓译娏飨脑?10 - 100 mA 之間的器件應用領域，它們向下一級提供電壓增益，但不會向負載輸送功率新模式。此外實現，系統(tǒng)中僅采用一個或者兩個 LNA（后者常用于 Wi-Fi 和 5G 等接口的多功能天線設(shè)計中），因此通過低功耗 LNA 節(jié)能的意義不大組織了。

除工作頻率和帶寬外，各種 LNA 相對來講在功能上非常相似進入當下。一些 LNA 還具有增益控制功能紮實，因此能夠應(yīng)對輸入信號的寬動態(tài)范圍，而不會出現(xiàn)過載新體系、飽和投入力度。在基站至手機通道損耗范圍寬的移動應(yīng)用中，輸入信號強度變化范圍如此之寬的情況會經(jīng)常遇到不難發現，即使單連接循環(huán)也是如此貢獻法治。

輸入信號到 LNA 的路由以及來自其輸出信號與元器件本身的規(guī)格一樣重要。因此發展需要，設(shè)計人員必須使用復雜的建模和布局工具來實現(xiàn) LNA 的全部潛在性能攻堅克難。由于布局或阻抗匹配不佳，優(yōu)質(zhì)元器件可能容易劣化顯示，因此務(wù)必要使用供應(yīng)商提供的史密斯圓圖（參見“史密斯圓圖：射頻設(shè)計中依舊至關(guān)重要的一個‘古老’圖形工具”）雙向互動，以及支持仿真和分析軟件的可靠電路模型。

由于這些原因設計能力，幾乎所有在 GHz 范圍內(nèi)工作的高性能 LNA 供應(yīng)商均會提供評估板或經(jīng)過驗證的印刷電路板布局品牌，因為測試設(shè)置的每個方面都至關(guān)重要，包括布局更為一致、連接器等形式、接地、旁路和電源研究與應用。沒有這些資源飛躍，設(shè)計人員就需要浪費時間來評估元器件在其應(yīng)用中的性能更高效。

基于 GaAs 的 LNA 的一個代表是 HMC519LC4TR。這是一種來自 Analog Devices 的 18 到 31 GHz pHEMT（假晶高電子遷移率晶體管）器件（圖 2）組成部分。這種無引線 4×4 mm 陶瓷表面貼裝封裝可提供 14 dB 的小信號增益影響，以及 3.5 dB 的低噪聲系數(shù)和+ 23 dBm 的高 IP3。該器件可從單個+3 V 電源提取 75 mA 電流的過程中。

圖 2：HMC519LC4TR GaAs LNA 為 18 至 31 GHz 的低電平輸入提供低噪聲增益發展契機；大多數(shù)封裝連接用于電源軌、接地或不使用促進進步。（圖片來源：Analog Devices）

從簡單的功能框圖到具有不同值和類型的多個外部電容器都需要一個設(shè)計進程發力，提供適當?shù)纳漕l旁路，在三個電源軌饋電上具有低寄生效應(yīng)迎來新的篇章，指為 Vdd（圖 3）共創美好。

圖 3：在實際應(yīng)用中，HMC519LC4TR LNA 在其電源軌上需要多個額定電壓相同的旁路電容器蓬勃發展，以提供用于低頻濾波的大電容以及用于射頻旁路的較小值電容特點，從而減少射頻寄生效應(yīng)。（圖片來源：Analog Devices）

根據(jù)此增強原理圖生成評估板重要性，詳細說明布局和 BOM又進了一步，包括非 FR4 印刷電路板材料的使用（圖 4(a) 和 4(b)）。

圖 4：考慮到這些 LNA 前端工作的高頻率和它們必須捕獲的低電平信號多元化服務體系，一個詳細且經(jīng)測試的評估設(shè)計至關(guān)重要規劃。其中包括一份原理圖（未顯示）、電路板布局(a) 和 BOM深度，及無源元器件和印刷電路板材料(b) 的細節(jié)帶動擴大。（圖片來源：Analog Devices）

MACOM MAAL-011111 是用于更高頻率的 GaAs LNA，可支持 22 至 38 GHz 運行（圖 5）開拓創新。該器件可提供 19 dB 的小信號增益和 2.5 dB 的噪聲系數(shù)持續發展。此 LNA 表面上是一個單級器件，但其內(nèi)部實際有三個級聯(lián)級綜合運用。di一級針對z低噪聲和中等增益進行了優(yōu)化供給，后續(xù)級別提供額外增益。

圖 5：對用戶來說實事求是，MAAL-011111 LNA 表面上是一個單級放大器進行探討，但其內(nèi)部使用了一系列增益級，旨在z大化輸入到輸出信號路徑 SNR服務水平，同時在輸出端增加顯著增益最新。（圖片來源：MACOM）

與 Analog Devices 的 LNA 類似，MAAL-011111 只需要一個低壓電源，且尺寸僅為 3×3 mm重要作用，極為小巧持續向好。用戶可以通過將偏置（電源）電壓設(shè)置在 3.0 和 3.6 V 之間的不同值來調(diào)整和權(quán)衡某些性能規(guī)格。建議電路板布局顯示保持適當?shù)淖杩蛊ヅ浜偷仄矫嫘阅芩璧年P(guān)鍵印刷電路板銅皮尺寸（圖 6）充足。

圖 6：建議的布局進展情況，充分利用了 MACOM 的 MAAL-011111，同時提供輸入和輸出阻抗匹配綠色化發展。注意至關重要，對于阻抗控制型傳輸線以及低阻抗地平面，使用印刷電路板銅皮（尺寸以毫米為單位）效果。（圖片來源：MACOM）

PA 驅(qū)動天線
與 LNA 困難的信號捕獲挑戰(zhàn)相反使用，PA 則是從電路中獲取相對強的信號，具有很高的 SNR密度增加，且必須用來提高信號功率有效性。與信號有關(guān)的所有通用系數(shù)均已知，如幅值機遇與挑戰、調(diào)制廣泛關註、波形、占空比等集成技術。這就是信號處理圖中的已知信號 / 已知噪聲象限深入實施，是最容易應(yīng)對的。

PA 的主要參數(shù)為相關(guān)頻率下的功率輸出發展空間，其典型增益在+10 至+30 dB 之間。能效是 PA 參數(shù)中僅次于增益的又一關(guān)鍵參數(shù)有所應，但是使用模型足了準備、調(diào)制、占空比著力提升、允許失真度以及受驅(qū)信號的其它方面會使任何能效評估變得復雜深刻內涵。PA 的能效在 30 到 80% 之間，但這在很大程度上是由多種因素決定的融合。線性度也是 PA 的關(guān)鍵參數(shù)深入闡釋，與在 LNA 一樣用 IP3 值判定。

盡管許多 PA 采用低功耗 CMOS 技術(shù)（z高約 1 至 5 W）完成的事情，但在最近幾年里物聯與互聯，其它技術(shù)業(yè)已發(fā)展成熟并被廣泛應(yīng)用，在考慮將能效作為電池續(xù)航時間和散熱的關(guān)鍵指標的更高功率水平的情況下改造層面，尤其如此供給。在需要幾個瓦特或更高功率的情況下，采用氮化鎵(GaN) 的 PA 在更高功率和頻率（典型值為 1 GHz）下具有更優(yōu)的能效。尤其是考慮到能效和功率耗散時解決方案，GaN PA ji具成本競爭力趨勢。

Cree/Wolfspeed CGHV14800F（1200 到 1400 MHz，800 W 器件）是新的一些基于 GaN 的 PA 代表上高質量。這種 HEMT PA 的能效一站式服務、增益和帶寬組合對脈沖 L 波段雷達放大器進行了優(yōu)化，使設(shè)計人員能夠在空中流量管制(ATC)著力增加、天氣智能化、反導和目標跟蹤系統(tǒng)等應(yīng)用中找到許多用途。使用 50 V 電源流程，提供 50% 及更高的典型能量轉(zhuǎn)換效率合作，并采用 10 ×20 mm 陶瓷封裝，帶有用于冷卻的金屬法蘭（圖 7）助力各業。

圖 7：CGHV14800F 1200 至 1400 MHz極致用戶體驗，800 W，GaN PA 具有金屬法蘭的 10 ×20 mm 陶瓷封裝必須同時滿足困難的射頻和散熱要求應用。出于機械和熱完整性考慮建議，注意安裝法蘭時將封裝旋緊（不焊接）到印刷電路板。（圖片來源：Cree/Wolfspeed）

CGHV14800F 采用 50 V 電源供電相貫通，通常提供 14 dB 的功率增益不斷發展，能量轉(zhuǎn)換效率> 65%。與 LNA 一樣自動化方案，評估電路和參考設(shè)計至關(guān)重要（圖 8）緊密協作。

圖 8：除了器件本身之外，為 CGHV14800F PA 提供的演示電路需要的元器件非常少線上線下，但物理布局和散熱考慮很關(guān)鍵發揮重要作用；考慮安裝完整性和熱目標，PA 通過封裝法蘭以螺釘和螺母（在底部數據顯示，不可見）固定到板上高質量。（圖片來源：Cree/Wolfspeed）

許多規(guī)格表和性能曲線中同樣重要的是功率耗散降額曲線（圖 9）。該曲線顯示了可用的功率輸出額定值與外殼溫度的關(guān)系記得牢，指示最大允許功率是恒定的 115°C註入了新的力量，然后線性減小到 150°C 的最大額定值。

圖 9：由于其在輸送功率方面的作用更多可能性，需要 PA 降額曲線向設(shè)計人員顯示允許輸出功率隨著外殼溫度的升高而降低去創新。這里，額定功率在 115?C 之后迅速下降重要性。（圖片來源：Cree/Wolfspeed）

MACOM 還提供了基于 GaN 的 PA又進了一步，例如 NPT1007 GaN 晶體管（圖 10）多種場景。其直流至 1200 MHz 的頻率跨度適用于寬帶和窄帶射頻應(yīng)用。該器件通常以 14 到 28 V 之間的單電源工作規劃，可在 900 MHz 提供 18 dB 的小信號增益擴大公共數據。該設(shè)計旨在耐受 10:1 SWR（駐波比）不匹配，且不會發(fā)生器件退化全面展示。

圖 10：MACOM 的 NPT1007 GaN PA 跨越直流到 1200 MHz 的范圍重要平臺，適用于寬帶和窄帶射頻應(yīng)用。設(shè)計人員通過各種負載拉伸圖獲得額外支持核心技術。（圖片來源：MACOM）

除了顯示 500應用提升、900 和 1200 MHz 時性能基礎(chǔ)的圖外，NPT1007 還支持各種“負載拉伸”圖創造性，為努力確保穩(wěn)定產(chǎn)品（圖 11）的電路和系統(tǒng)設(shè)計人員提供幫助發展的關鍵。負載拉伸測試使用成對信號源和信號分析儀（頻譜分析儀、功率計或矢量接收器）完成規模設備。

該測試要求看到被測設(shè)備(DUT) 的阻抗變化真諦所在，以評估 PA 的性能（包括諸如輸出功率、增益和能效等因素）競爭力，因為所有相關(guān)的元器件值可能由于溫度變化或由于圍繞其標稱值的公差帶內(nèi)的變化而改變充分。

圖 11：NPT1007 PA 的負載拉伸圖超出了最小 / 最大 / 典型規(guī)格標準表，以在其負載阻抗偏離其標稱值（初始生產(chǎn)公差以及熱漂移會導致實際使用中出現(xiàn)這種情況）時顯示 PA 性能集聚。（圖片來源：MACOM）

無論使用哪種 PA 工藝競爭力，器件的輸出阻抗均必須由供應(yīng)商進行充分特征化，使設(shè)計人員能將該器件與天線正確匹配狀況，實現(xiàn)最大的功率傳輸并盡可能保持 SWR 一致機製性梗阻。匹配電路主要由電容器和電感器構(gòu)成，并且可實現(xiàn)為分立器件全過程，或者制造為印刷電路板甚至產(chǎn)品封裝的一部分生產效率。其設(shè)計還必須維持 PA 功率水平。再次重申效果，史密斯圓圖等工具的使用，是理解并進行必要的阻抗匹配的關(guān)鍵合規意識。

鑒于 PA 較小的芯片尺寸和較高的功率水平密度增加，封裝對 PA 來講是一個關(guān)鍵問題。如前所述創新內容，許多 PA 通過寬的散熱封裝引線和法蘭支撐以及封裝下的散熱片散熱機遇與挑戰，作為到印刷電路板銅皮的路徑。在較高功率水平（約高于 5 至 10 W）善於監督，PA 可以有銅帽集成技術，使散熱器可以安裝在頂部，并且可能需要風扇或其它*的冷卻技術(shù)。

GaN PA 相關(guān)的額定功率和小尺寸意味著對熱環(huán)境建模至關(guān)重要大部分。當然強大的功能，將 PA 本身保持在允許的情況或結(jié)溫范圍內(nèi)是不夠的。從 PA 散去的熱量不能給電路和系統(tǒng)其它部分帶來問題解決方案。必須考慮處理和解決整個熱路徑優勢。

總結(jié)
從智能手機到 VSAT 端子和相控陣雷達系統(tǒng)等基于射頻的系統(tǒng)正在推動 LNA 和 PA 性能的極限。這使得器件制造商不再局限于硅增產，而是探索 GaAs 和 GaN 以提供所需的性能便利性。

這些新的工藝技術(shù)為設(shè)計人員提供了帶寬更寬、封裝更小行動力、能效更高的器件提供有力支撐。不過，設(shè)計人員需要了解 LNA 和 PA 運行的基礎(chǔ)知識保供，才能有效地應(yīng)用這些新技術(shù)自行開發。

如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除。振奮起來。

更多產(chǎn)品信息點擊了解