مراجعات أداء مضخمات الميكروويف RF الرئيسية

تتوفر مكبرات الصوت عالية التردد في مجموعة واسعة من التطبيقات ويمكن استخدامها في جميع الأجهزة الإلكترونية تقريبا ، مثل تحديد رقم الضوضاء لمستقبلات الاتصالات وقيادة إشارات عالية الطاقة لهوائيات جهاز إرسال الإشارة. تشمل أنواع مكبرات الصوت عالية التردد مضخمات الطاقة واسعة النطاق وضيقة النطاق ، ومكبرات الصوت منخفضة الضوضاء (LNAs) ، ومكبرات الصوت اللوغاريتمية ، ومكبرات الصوت التشغيلية ، ومضخمات المقاومة (TIAs) ، ومضخمات الجهد المتغير. تأتي في مجموعة متنوعة من الأشكال ، بما في ذلك الرقائق والأجهزة في حزم التثبيت على السطح (SMT) والأنظمة المثبتة على الرف القائمة على أجهزة الحالة الصلبة والأنابيب المفرغة والمزيد. توضح هذه المقالة بعض منتجات مضخم الصوت RF/الميكروويف التي تم إصدارها مؤخرا.

 

أصغر مكبرات الصوت RF / الميكروويف هي أجهزة الدوائر المتكاملة المتجانسة للميكروويف (MMIC). غالبا ما تستخدم هذه الأجهزة ككتل كسب للتعويض عن فقدان الإشارات السلبية في الأنظمة والدوائر. هناك العديد من الشركات التي تقدم رقائق مكبر للصوت MMIC ووحدات مكبر للصوت MMIC معبأة ، بما في ذلك Agilent و ADI و Filtronic و Hittite Microwave و Microwave Technology و Mimix Broadband و Mini-Circuits و RFMD.

 

تعتبر شريحة HMC-ALH444 LNA من Hittite Microwave مثالية للتطبيقات التجارية والعسكرية في نطاق تردد 1 ~ 12 جيجا هرتز. تتمتع الشريحة بكسب 17 ديسيبل عند 10 جيجاهرتز ورقم ضوضاء منخفض يبلغ 1.75 ديسيبل فقط. كما قدمت الشركة رقائق LNA ذات الحركة الإلكترونية العالية GaAS عند 65 جيجاهرتز (الشكل 1). توفر شريحة HMCALH382 كسب 21 ديسيبل في نطاق التردد 57 ~ 65 جيجا هرتز مع رقم ضوضاء يبلغ 4 ديسيبل. توفر الشريحة + 12 ديسيبل ميلي واط من طاقة الخرج عند 1 ديسيبل من الضغط بينما تسحب 64 مللي أمبير فقط من مصدر تيار مستمر أحادي الطرف + 2.5 فولت.

تقنية الميكروويفMMA-021015إنها شريحة مكبر صوت أخرى تستخدم تقنية ترانزستور التنقل الإلكتروني الزائف AlGaAs / InGaAs (pHEMT) لتحقيق رقم ضوضاء يبلغ 4.8 ديسيبل في نطاق تردد 1 ~ 10 جيجا هرتز. توفر الشريحة طاقة خرج + 17 ديسيبل وكسب 18 ديسيبل على النطاق الترددي بأكمله ، مع +/- 2.5 ديسيبل كسب التسطيح ، وهي مصممة للعمل في نظام + 6 فولت تيار مستمر. قدمت الشركة أيضا مجموعة من مضخمات الطاقة المتوسطة عريضة النطاق ، بما في ذلك مكبر الصوت MMA-022020B مع طاقة خرج 22.5 ديسيبل عند نقطة ضغط 1 ديسيبل وكسب 8 ديسيبل عند تردد 1 ~ 22 جيجا هرتز.

 

من حيث أداء النطاق الترددي ، يمكن لعدد قليل من مضخمات رقاقة MMIC الأخرى مطابقة Agilent TechnologiesHMMC-5025المقارنه. يغطي مكبر الصوت الموزع هذا نطاق التردد 2 ~ 50 جيجا هرتز مع كسب إشارة صغير 8.5 ديسيبل و + طاقة خرج 12 ديسيبل عند 40 جيجا هرتز. تحتوي الشريحة على رقم ضوضاء يبلغ 5 ديسيبل فقط عند 35 جيجا هرتز و 7 ديسيبل عند 50 جيجا هرتز. تتميز شريحة مكبر الصوت الموزعة المكونة من سبع مراحل بنطاق تحكم في الكسب يبلغ 30 ديسيبل وتتضمن كل مرحلة جهازي GaAs FET متتاليين.

 

يقدم العديد من موردي مكبرات الصوت MMIC أيضا مكبرات صوت مع حزم. على سبيل المثال ، يتوفر مضخم صوت برنامج تشغيل التغذية المرتدة CMM9000-QT ثنائي المراحل من Mimix Broadband لنطاق التردد 1.5 ~ 6.0 جيجا هرتز في حزمة QFN مثبتة على السطح مقاس 3×3 مم. يتميز مكبر الصوت ب 15 ديسيبل من كسب الإشارة الصغيرة ، وطاقة خرج + 15 ديسيبل على ضغط 1 ديسيبل ، ويدمج دوائر مطابقة على الرقاقة ، ومحث خنق RF ، ومكثفات عزل التيار المستمر. توفر الأجهزة التناظرية برنامج التشغيل المسبق ADL5320 مع كسب 13.7 ديسيبل ورقم ضوضاء 4.2 ديسيبل عند تشغيل 400 ~ 2700 ميجاهرتز وطاقة خرج 25.6 ديسيبل عند 2140 ميجاهرتز ، و ADL5321 مع كسب 14 ديسيبل ميلي واط عند تردد تشغيل 2300 ~ 4000 ميجاهرتز ، والذي يوفر طاقة خرج + 25 ديسيبل ورقم ضوضاء 4 ديسيبل عند 2600 ميجاهرتز.

تقدم الدوائر الصغيرة العديد من منتجات مضخم الصوت MMIC مع حزم ، بما في ذلك سلسلة ERA. من بين العديد من مضخمات ERA المصغرة المزودة بحزم SMT ، يوفر مضخم الصوت ERA-1 أكثر من 10 ديسيبل من الكسب من التيار المستمر إلى 8 جيجاهرتز وطاقة خرج نموذجية تبلغ + 12 ديسيبل مللي واط عند نقطة ضغط 1 ديسيبل. يحتوي مكبر الصوت للأغراض العامة على رقم ضوضاء منخفض يبلغ 4.3 ديسيبل ونقطة اعتراض نموذجية من الدرجة الثالثة نموذجية تبلغ + 26 ديسيبل ميلي واط من الخطية العالية.

 

نظرا لأن مضخمات MMIC الصغيرة هذه نادرا ما توفر أكثر من 0.5 واط (+ 27 ديسيبل) ، يلزم وجود دوائر وحزم أكبر لتوفير طاقة عالية. في نطاق حجم أكبر قليلا ، تقدم العديد من الشركات مكبرات صوت مع موصلات متحدة المحور موجودة في علب من الألومنيوم. يوفر مكبر الصوت هذا طاقة أعلى ويبدد المزيد من الحرارة مع العبوة والمشتت الحراري. على سبيل المثال ، تقدم CTT مضخمات طاقة ضيقة النطاق وعريضة النطاق لمجموعة واسعة من التطبيقات التجارية والعسكرية ، تغطي 0.5 ~ 2.0 جيجا هرتز ، 1.0 ~ 2.0 جيجا هرتز ، 2 ~ 4 جيجا هرتز ، 2 ~ 6 جيجا هرتز ، 2 ~ 8 جيجا هرتز ، 2 ~ 18 جيجا هرتز ، و 2 ~ 20 جيجا هرتز نطاقات تردد ، مع طاقة خرج تصل إلى + 41 ديسيبل. تتضمن نماذج التردد العالي مضخم الصوت APW / 265-3036 مع كسب 36 ديسيبل في نطاق التردد 18.0 ~ 26.5 جيجا هرتز وطاقة خرج + 30 ديسيبل عند نقطة ضغط 1 ديسيبل.

 

أدى ظهور أجهزة أشباه الموصلات التجارية ذات الفجوة الواسعة النطاق ، مثل تلك المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN) ، إلى تزويد مهندسي تصميم مكبرات الصوت بأجهزة كثيفة الطاقة. على سبيل المثال ، تستخدم شركة Milmega البريطانية ترانزستورات Cree's SiC في مضخمات الطاقة UHF. في هذه الترددات ، تتمتع SiC MESFETs بكثافة طاقة أكبر من تقنيات الترانزستور المنافسة ، مما يتيح تصميم مكبرات الصوت ذات الطاقة الأعلى في حزم أصغر.

 

يستخدم مضخم الطاقة من النوع 1117-BBM3K5KEL من EMPOWER RF Systems أجهزة GaN عالية الكثافة للطاقة. لديها طاقة خرج نموذجية 20 واط عند نقطة ضغط 1 ديسيبل في نطاق 500 ~ 2500 ميجاهرتز وتوفر كسب 46 ديسيبل و +/- 1.5 ديسيبل كسب التسطيح.

 

تعتمد بعض مضخمات الطاقة على الأنابيب المفرغة بدلا من أجهزة الحالة الصلبة لإنتاج مخرجات طاقة عالية. على سبيل المثال ، قدمت dB Control سلسلة MPM جديدة تتضمن مضخم صوت GHzdB-3757 لإشارة دورة العمل بنسبة 6٪ يوفر طاقة ذروة تبلغ 1,500 كيلو وات في نطاق 6 ~ 18 جيجا هرتز.

 

يمكن استخدام مضخم الطاقة CMS1070 GaAs FET المعياري من AR Worldwide في أنظمة WiMAX. يوفر طاقة خرج + 3,400DBM عند نقطة ضغط 1DB في نطاق 3,400 ~ 3,700MH ، مع كسب متغير يبلغ 20 ~ 50DB ونقطة اعتراض من الدرجة الثالثة + 54dBm.

 

بالنسبة للاتصالات عبر الأقمار الصناعية والتطبيقات الأخرى عالية التردد ، تقدم Endwave مجموعة من مكبرات الصوت ذات الحالة الصلبة. أصدرت الشركة مؤخرا زوجا من وحدات مكبر الصوت للاتصالات عبر الأقمار الصناعية (الشكل 3) مع وحدات Ku-band التي توفر 40 ديسيبل على الأقل من الكسب ، وتسطيح كسب 0.5 ديسيبل ، و + 37 ديسيبل من طاقة الإخراج النموذجية عند نقطة ضغط 1 ديسيبل ؛ توفر وحدة Ka-band الخاصة بها ما لا يقل عن 27 ديسيبل من الكسب ، وتسطيح كسب 1 ديسيبل ، و + 36 ديسيبل من طاقة الإخراج عند نقطة ضغط 1 ديسيبل. رقم الضوضاء لهذه الوحدة منخفض جدا ، ورقم الضوضاء لوحدة Ku-band هو 4.5 ديسيبل ، ورقم الضوضاء لوحدة Ka-band هو 6 ديسيبل.