Beth yw dadansoddiad cyllideb RF?

Pwrpas dadansoddiad cyllideb RF yw gwirio ymateb amledd band eang a lefel pŵer RF gwahanol bwyntiau prawf yn y mwyhadur cyfyngol. Rhaid cwblhau'r dadansoddiad i gywiro'r tymheredd gweithredu achos gwaethaf, ennill llethr, ac ystod pŵer mewnbwn RF eang.

Felly, pwy a ŵyr beth yw dadansoddiad cyllideb RF?

Mae cynllun sylfaenol mwyhadur cyfyngol gydag ystod ddeinamig sy'n cyfyngu 40 dB yn rhaeadru o bedwar chwyddseinydd bloc ennill neu LNAs. Mae'r dyluniad delfrydol yn defnyddio un neu ddau o ddyfeisiau mwyhadur pwrpasol yn unig i leihau amrywiad pŵer ar wahanol amleddau a lleihau gofynion iawndal thermol / llethr. Mae Ffigur 1 yn dangos y diagram bloc o'r chwyddseinyddion cyfyngu cychwynnol cyntaf cyn cywiro tymheredd ac iawndal llethr.

Ffigur 1. Diagram bloc o ddyluniad rhagarweiniol
Yn gyntaf, daw budd bach, argymell techneg i gwblhau dyluniad mwyhadur cyfyngu band eang:
1. Rheoli'r ystod ddeinamig pŵer sy'n cyfyngu a dileu amodau gorgynhyrfu RF
2. Optimeiddio'r perfformiad o fewn yr ystod tymheredd
3. Yn olaf, cywirwch y rholio pŵer i ffwrdd a gwastatáu'r cynnydd signal bach
4. Efallai y bydd angen y mân gywiriad olaf, hynny yw, ar ôl i'r swyddogaeth cydraddoli amledd gael ei hymgorffori yn y dyluniad, ailystyried iawndal tymheredd
Terfyn pŵer
Y brif broblem gyda'r dyluniad rhagarweiniol a ddangosir yn Ffigur 1 yw, wrth i'r pŵer mewnbwn RF gynyddu, mae gorgynhyrfu RF yn debygol o ddigwydd yn y cam ennill allbwn. Pan fydd pŵer allbwn dirlawn unrhyw gam ennill yn fwy na mewnbwn uchaf absoliwt y mwyhadur nesaf yn y ciw, bydd gorgynhyrfu RF yn digwydd. Yn ogystal, mae'r dyluniad yn dueddol o grychdonnau sy'n gysylltiedig â VSWR, ac mae osgiliadau'n debygol o ddigwydd oherwydd yr enillion uchel heb eu stampio yn y pecyn RF bach.
Er mwyn atal gorgynhyrfu RF, dileu effeithiau VSWR a lleihau'r risg o osciliad, gellir ychwanegu attenuator sefydlog rhwng pob cam ennill i leihau pŵer ac ennill. Efallai y bydd angen amsugnwr RF hefyd ar y gorchudd RF i ddileu osciliadau. Mae angen gwanhau digonol i leihau pŵer mewnbwn uchaf pob cam ennill islaw lefel pŵer mewnbwn graddedig yr MMIC. Rhaid cynnwys gwanhau digonol i ddarparu ar gyfer yr ymyl pŵer mewnbwn uchaf, i ddarparu ar gyfer newidiadau tymheredd a gwahaniaethau rhwng dyfeisiau. Mae Ffigur 2 yn dangos lle mae angen yr attenuator RF yn y gadwyn mwyhadur cyfyngol.

Ffigur 2. Diagram bloc cywiro gor-yrru RF
Mae mwyhadur cyfyngu band eang ADI HMC7891 yn defnyddio pedwar cam ennill HMC462 i ganiatáu i'r ystod weithredu gyrraedd 10 dBm. Y pŵer mewnbwn uchaf absoliwt yw 15 dBm. Gall pob cam ennill oddef mewnbwn RF uchaf o 18 dBm. Yn dilyn y camau dylunio a amlinellwyd yn y paragraff blaenorol, ychwanegwyd attenuator rhwng y ddau gam ennill i sicrhau nad yw'r lefel pŵer mewnbwn mwyhadur uchaf yn fwy na 17 dBm. Mae Ffigur 3 yn dangos y lefel pŵer uchaf wrth fewnbwn pob cam ennill pan ychwanegir attenuator sefydlog at y dyluniad.

Ffigur 3. Efelychu'r berthynas rhwng POUT ac amlder, cywiriad gorgynhyrfu RF

Mae'r dyluniad yn cael ei ddigolledu'n thermol i ehangu'r ystod tymheredd gweithredu. Y gofyniad amrediad thermol cyffredinol ar gyfer cyfyngu cymwysiadau mwyhadur yw -40 ° C i + 85 ° C. Yn seiliedig ar brofiad, gellir defnyddio'r fformiwla newid enillion o 0.01 dB / ° / lefel i amcangyfrif newid enillion dyluniad mwyhadur pedair lefel. Mae'r ennill yn cynyddu wrth i'r tymheredd ostwng, ac i'r gwrthwyneb. Gan ddefnyddio'r enillion amgylchynol fel llinell sylfaen, disgwylir i gyfanswm yr enillion ostwng 2.4 dB ar 85 ° C a chynyddu 2.6 dB ar –40 ° C.
I wneud iawn am y dyluniad yn thermol, gellir mewnosod attenuator newidiol tymheredd Thermopad® sydd ar gael yn fasnachol i ddisodli'r attenuator sefydlog. Mae Ffigur 4 yn dangos canlyniadau profion attenuator Thermopad band eang sydd ar gael yn fasnachol. Yn seiliedig ar ddata prawf Thermopad a newidiadau enillion amcangyfrifedig, mae'n amlwg bod angen dau attenuator Thermopad i ddigolledu'r dyluniad mwyhadur cyfyngu pedwar cam yn thermol.

Ffigur 4. Colled thermopad dros dymheredd
Mae penderfynu ble i fewnosod y Thermopad yn benderfyniad pwysig. Oherwydd y bydd colli'r attenuator Thermopad yn cynyddu, yn enwedig mewn amodau tymheredd isel, mae'n arfer da osgoi ychwanegu cydrannau yn agos at ben allbwn y gadwyn RF er mwyn cynnal lefel pŵer allbwn terfyn uchel. Mae'r lleoliad delfrydol ar gyfer y Thermopad rhwng y tri cham mwyhadur cyntaf, sef y lleoliad a amlygir yn Ffigur 5.

Ffigur 5. Diagram bloc iawndal thermol
Dangosir canlyniad efelychu perfformiad signal bach iawndal thermol ADI HMC7891 yn Ffigur 6. Cyn cydraddoli amledd, mae'r newid enillion yn cael ei leihau i uchafswm o 2.5 dB. Mae hyn o fewn yr ystod ofynnol o newid ennill ± 1.5 dB.

Ffigur 6. Efelychiad HMC7891 ar ennill signal bach dros dymheredd
Cydraddoli amledd
Mae hyn yn gwneud iawn am y cynnydd naturiol yn y mwyafrif o fwyhaduron band eang. Mae yna nifer o ddyluniadau cyfartalwr, gan gynnwys sglodion goddefol GaAs MMIC. Mae cyfartalwyr MMIC goddefol yn fach o ran maint ac nid oes ganddynt ofynion signal DC a rheolaeth, felly maent yn addas iawn ar gyfer cyfyngu ar ddyluniad mwyhadur. Mae nifer y cyfartalwyr amledd sy'n ofynnol yn dibynnu ar lethr ennill digollediad y mwyhadur cyfyngol ac ymateb y cyfartalwr a ddewiswyd. Argymhelliad dylunio yw gor-wneud iawn yr ymateb amledd i wrthbwyso colli llinell drosglwyddo a cholli cysylltydd, yn ogystal â pharasitigion pecyn sy'n cael mwy o effaith ar ennill ar amleddau uwch. Mae Ffigur 7 yn dangos canlyniadau profion y cyfartalwr amledd GaAs ADI arferol.

Ffigur 7. Colled cyfartalwr amledd wedi'i fesur
Mae mwyhadur cyfyngu HMC7891 ADI yn gofyn am dri chyfartalydd amledd i gywiro'r ymateb signal bach â iawndal thermol. Mae Ffigur 8 yn dangos canlyniadau efelychu HMC7891 ar ôl iawndal thermol a chydraddoli amledd. Mae penderfynu ble i fewnosod y cyfartalwr yn hanfodol i ddyluniad llwyddiannus. Cyn ychwanegu unrhyw gydraddolion, cofiwch y dylai mwyhadur cyfyngu delfrydol ddosbarthu'r cywasgiad mwyhadur mwyaf rhwng pob cam ennill er mwyn osgoi dirlawnder gormodol. Mewn geiriau eraill, yn yr achos gwaethaf, dylai pob MMIC gywasgu'n gyfartal.

Ffigur 8. Cydraddoli amledd efelychu HMC7891 cynnydd signal bach dros dymheredd
Yn y cam dylunio cyfredol a ddangosir yn Ffigur 5, gellir ychwanegu cyfartalwr wedi'i gysylltu mewn cyfres â'r attenuator Thermopad wrth fewnbwn y ddyfais i ddisodli'r attenuator sefydlog wrth allbwn y ddyfais. Pam wnaethoch chi hyn? Pedwar rheswm
1. Bydd ychwanegu cyfartalwr at fewnbwn y mwyhadur cyfyngol yn lleihau pŵer y cam ennill cyntaf. Felly, mae cywasgiad lefel 1 yn cael ei leihau. Mae'r gostyngiad mewn cywasgiad cam ennill yn gyfwerth â'r gostyngiad mewn cyfyngu ar ystod ddeinamig. Yn ogystal, oherwydd llethr gwanhau'r cyfartalwr, mae'r amrediad deinamig cyfyngol wedi'i wasgaru yn yr ystod amledd. Po isaf yw'r amledd, y mwyaf yw'r amrediad deinamig yn cael ei leihau. I wneud iawn am yr ystod ddeinamig gyfyngedig gyfyngedig, rhaid cynyddu'r pŵer mewnbwn RF. Fodd bynnag, oherwydd llethr y cyfartalwr, bydd cynnydd anwastad mewn pŵer mewnbwn yn cynyddu'r risg o or-yrru cam ennill y mwyhadur. Mae'n bosibl ychwanegu cyfartalwr at fewnbwn y ddyfais, ond nid dyma'r lleoliad delfrydol.
2. Bydd ychwanegu cyfartalwr wedi'i gysylltu mewn cyfres â Thermopad yn lleihau cywasgiad chwyddseinyddion dilynol. Bydd hyn yn arwain at ddosbarthiad anwastad cywasgiad mwyhadur rhwng camau ennill, gan leihau'r ystod ddeinamig gyfyngol gyffredinol. Ni argymhellir cysylltu'r cyfartalwr mewn cyfres â'r attenuator Thermopad.
3. Dim ond lefel cywasgu'r mwyhadur cam allbwn y bydd defnyddio un neu fwy o gydraddolion yn lle attenuyddion sefydlog yn newid. Er mwyn lleihau'r amrywiad hwn ac osgoi gorgynhyrfu RF, dylai'r golled cyfartalwr fod yn cyfateb yn fras i'r gwerth gwanhau sefydlog sy'n cael ei dynnu o'r system. Yn ogystal, fel y soniwyd uchod, bydd ychwanegu cyfartalwr cyn y cam ennill yn arwain at wasgariad o'r ystod ac amlder deinamig cyfyngol. Er mwyn lleihau'r effaith hon, amnewid cyn lleied o gydraddwyr â phosibl.
4. Gellir ychwanegu'r cyfartalwr at allbwn y ddyfais. Bydd cydraddoli allbwn yn lleihau'r pŵer allbwn, ond ni fydd yn cynhyrchu gwasgariad amrediad deinamig cyfyngol. Mae cydraddoli allbwn yn cynhyrchu llethr pŵer allbwn ychydig yn gadarnhaol, ond mae'r llethr hwn yn cael ei wrthbwyso gan becynnau amledd uchel a cholledion cysylltydd.
Dangosir y cynllun mwyhadur cyfyngol pedwar cam gorffenedig yn Ffigur 9.

Ffigur 9. Diagram bloc o gydraddoli amledd
Mae Ffigur 10 yn dangos pŵer efelychu pŵer allbwn a thymheredd ADI HMC7891. Cyflawnodd y dyluniad terfynol ystod ddeinamig gyfyngol o 40 dB. O dan yr holl amodau gweithredu, y newid pŵer allbwn achos gwaethaf efelychiedig oedd 3 dB.