嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82888379  13718660290
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

脉冲雷达用GaN MMIC功率放大器的电源管理

2021/11/8 10:21:10
浏览次数: 45

脉冲雷达应用之类的系统采用高集成度、高精密度、高功率射频 (RF) GaN功率放大器 (PA),当今数字控制与管理系统必须适应不断提高的复杂度,这是一个持续挑战。要在这一市场中竞争,当今控制系统必须极其灵活、可重用且能轻松适应各种RF放大器架构,从而满足客户的特定需求。这些复杂管理系统需要创新补偿算法、内置测试(BIT)特性、本地和远程通信接口、关键系统性能参数与环境状况监测,以及系统故障防护。推动此类系统复杂度提高的因素是基于半导体的RF系统对更高功率的需求。


这种高功率系统会产生非常多的热量,进而影响放大器性能和平均故障间隔时间 (MTBF)。此类系统需要的RF放大器MMIC是昂贵的高功率器件。因此,客户希望实时监测GaN PA系统的性能和温度,以便检测到即将发生的问题,采取必要措施,防患于未然。借助适当的控制电子设计,实现方案可以非常灵活,并且能够配合任何RF放大器架构使用。数字电子装置可以针对客户需求量身定制。数字设计可以包括内置保护逻辑,当接近损害阈值时禁用GaN RF放大器。这些关键特性对于优化宽带宽和温度范围内的RF性能至关重要,有助于实现高水平的可测试性、可维护性、系统易集成性和校准,从而提供与众不同的技术。


当今半导体RF放大器的复杂度和输出功率持续提高。为了优化性能,管理上电时序,提供故障检测,以及提供放大器系统监测与保护,电子装置可利用能重新编程的现场可编程门阵列 (FPGA) 和/或微控制器实现。可重新编程的解决方案能提供当今高级RF放大器子系统开发所需的灵活性。重新编程能力使得设计错误导致的重新设计电路板和延误计划的风险大大降低。这些放大器系统具有相似但不同的需求,具体取决于应用。数字控制电子架构针对应用需求而定制,通常包括以下部分:


数字控制器


非易失性存储器


模数转换器 (ADC)


数模转换器 (DAC)


数字输入/输出 (I/O)


直流电源调理


通信接口


各种模拟传感器


硬件和软件重用是快速高效开发设计变体的关键。这些特性可减少工厂测试和校准时间,并提供重要诊断工具,帮助调试系统问题。


脉冲雷达用GaN MMIC功率放大器的电源管理


ADI RF放大器所用的大部分控制系统采用FPGA。这些器件高度灵活,功能丰富,可包含内部软核心或嵌入式处理器。FPGA可实现多种并行功能,这些功能同时但独立地运作。因此,FPGA有能力迅速对命令和关键电路状况作出反应,以保护RF电子器件。逻辑功能和算法通常用硬件描述语言(HDL,例如Verilog或VHDL)实现。逻辑功能的执行由FPGA内的状态机逻辑控制。状态机根据输入和输出条件控制操作的执行顺序。


放大器性能优化:为了优化放大器性能,必须设置适当的栅极电压以实现数据手册中的放大器额定电源电流。栅极电压利用一个DAC进行调整,同时利用一个ADC监测功率放大器的电源电流。通过这些特性,用户可以迅速校准RF放大器栅极电压,而无需探针或修改RF电子元件。


增强的上电时序控制、电源管理和监测: FPGA设计可用来控制稳压器和RF放大器的上电时序,使上电电流最小,并监控和检测放大器与电源故障。FPGA可以采取保护措施,根据故障状况检测结果关断系统器件,或通过控制接口报告给计算机。FPGA可以管理系统整体功耗,关断未被使用(处于待机模式)的电路。


温度监测、热管理: 在高功率放大器系统中,温度是影响RF性能的一个关键因素。通过监测温度,FPGA可以实现补偿放大器温度漂移的算法。另外,温度监测使得FPGA可用来控制散热系统,例如风扇转速,以将性能降幅减至最小。该逻辑可以检测潜在的破坏性热状况,并采取适当措施。


数字和模拟I/O: FPGA可以控制RF开关、移相器、数字衰减器和电压可变衰减器(模拟衰减器)。几乎任何模拟传感器信号都可以通过ADC与FPGA接口。只要目标信息可以变成数字格式并连接到FPGA,便可监控目标信息或信号,以及(或者)运用算法对其加以处理。


控制、计算机接口、图形用户界面 (GUI): 这些可能是管理系统最重要的方面,用来让用户轻松访问放大器系统提供的所有控制、传感器和诊断数据。可以开发一个GUI,将所有控制和状态信息格式化到易于使用的人机界面中。可以开发软件脚本,以为整个系统集成和最终测试过程中的超高生产测试覆盖率、校准和故障分析提供便利。测试数据可以写入计算机文件或从计算机文件读取,校准数据可以存入NVRAM以在运行时用作补偿算法的变量。除工厂使用外,这一强大的接口工具还可在现场使用,以监控系统健康状况,确定系统故障的根源,以及在现场轻松升级控制软件。此接口的变体可轻松支持物联网 (IoT) 应用,帮助实现智能边缘计算。


连续波 (CW) 模式和脉冲模式应用均会使用GaN RF功率放大器。从控制角度看,脉冲操作更具挑战性,因此是本文讨论的重点。举例来说,脉冲RF可用于通信、医疗和雷达等应用。脉冲操作具有发热量低的优点(因此可降低对散热方案的要求),并能最大程度减少系统外部直流电源需求。然而,更高的脉冲重复频率 (PRF)、较低占空比和更快建立时间要求,持续推动技术发展。我们应对这些严苛要求的方法是利用数字控制系统向RF MMIC发送脉冲。通常使用现场可编程门阵列以及栅极或漏极脉冲技术(取决于系统要求)来使能/禁用RF MMIC。FPGA与RF MMIC的控制接口通常包括MMIC漏极电源切换电路,或某种形式的模拟或数模切换电路(其与栅极接口)。当向MMIC发送脉冲时,根据切换速度和建立时间要求,可能需要使用电容库来将能量存储在本地,以实现最有效的直流偏置。


图2和图3显示了可用于脉冲RF应用的一般典型电路。FPGA控制脉冲信号时序,并为RF MMIC提供同步状态监控和保护。FPGA可以接收单脉冲信号并将其分配给一个或多个RF MMIC器件,同时维持紧密的时序关系。


在高功率脉冲应用中,栅极发送脉冲的好处是不需要高直流切换。但是,栅极电压必须精确并受到良好控制以优化RF性能的要求,可能会使栅极脉冲复杂化。MMIC特性数据通常是在单静态栅极偏置条件下测得,此时MMIC性能最佳。MMIC通常不是针对脉冲操作来表征。当栅极电压使MMIC在夹断状态和导通状态之间切换时,某些MMIC会表现出不稳定现象。漏极发送脉冲可能更宽松,需要的MMIC特性数据可能更少。每个脉冲应用的需求都必须仔细审查,以确定最优脉冲发送方法和电路。任何MMIC脉冲应用,无论栅极还是漏极发送脉冲,都应结合设计实际要使用的MMIC进行评估。

脉冲雷达用GaN MMIC功率放大器的电源管理

脉冲雷达用GaN MMIC功率放大器的电源管理


结语


ADI公司持续为客户开发并部署复杂RF功率放大器系统。


要在这一市场中竞争,当今控制系统必须极其灵活、可重用且能轻松适应各种RF放大器架构,从而满足客户的特定需求。此类系统可包含内置保护逻辑以在接近损害阈值时禁用RF放大器,并在优化宽带宽和工作温度范围内的RF性能时发挥关键作用。此类系统有助于实现高水平的可测试性、可维护性、系统易集成性和校准,从而提供区别于竞争对手的技术,利用当今高功率放大器管理系统实现有影响力的创新。


这些系统中实现的MMIC电源管理系统已使ADI公司上升到新层次—同客户合作,为其提供能与其内部系统无缝集成的系统。业界对此类半导体RF放大器系统的需求持续增长。随着这些系统的复杂度不断提高,保护和控制这些系统的数字控制电子装置的复杂度也会持续提高,因而我们将不断创新,不断突破当今的高功率GaN放大器管理系统。


在线留言询价
推荐阅读
  • 点击次数: 4
    2026-09-18
    AD5522是一款高性能、高度集成的参数测量单元,由四个独立的通道组成。每个每引脚参数测量单元(PPMU)通道包括五个16位电压输出DAC,用于设置力电压输入、钳位输入和比较器输入(高和低)的可编程输入电平。有五个可编程的力和测量电流范围可供选择,范围从±5μA到±80mA。其中四个范围使用片上传感电阻器;使用片外感测电阻器,每个通道可提供高达±80mA的高电流范围。超过±80mA的电流需要外部放大器。低电容DUT连接(FOHx和EXTFOHx)确保该设备适用于无继电器测试系统。PMU功能通过与SPI、QSPI™、MICROWIRE™和DSP接口标准兼容的简单3线串行接口进行控制。50 MHz的接口时钟允许快速更新模式。还支持83 MHz的低压差分信号(LVDS)接口协议。每个通道都提供比较器输出,用于设备通断测试和表征。控制寄存器允许用户轻松更改力或测量条件、DAC电平和选定的电流范围。SDO(串行数据输出)引脚允许用户为诊断目的读回信息。特点四参数测量单元(PMU)FV、FI、FN(高Z)、MV、MI功能4个可编程电流范围(内部RSENSE)±5μA、±20μA、?00μA和?mA1个可编程电流范围高达±80mA(外部RSENSE)22.5 V FV范围,不对称操作集成16位DAC提供可编程电平片上增益和偏移校正适用于无继电器系统的低电容输出每个通道的片上比较器FI电压钳和FV电流钳保护驱动放大器系统PMU连接可编程温度关机SPI和LVDS兼容接口紧凑型80引脚TQFP,带外露焊盘(顶部或底部)应用程序自动测试设备(ATE)每引脚参数测量单位连续性和泄漏测试设备电源仪器仪表源测量单位(SMU)精密测量
  • 点击次数: 4
    2026-09-18
    MAX3051连接CAN协议控制器和控制器局域网(CAN)中总线的物理线路。MAX3051为总线提供差分传输能力,为CAN控制器提供差分接收能力。MAX3051主要用于不需要汽车行业(ISO 11898)规定的严格故障保护的+3.3V单电源应用。MAX3051具有四种不同的操作模式:高速、斜坡控制、待机和关机模式。高速模式允许数据速率高达1Mbps。斜率控制模式可用于对发射机的转换速率进行编程,以实现高达500kbps的数据速率。这减少了EMI的影响,从而允许使用非屏蔽的绞合或并联电缆。在待机模式下,发射器关闭,接收器拉高,将MAX3051置于低电流模式。在关机模式下,发射器和接收器关闭。MAX3051输入共模范围为-7V至+12V,超过了ISO 11898规范的-2V至+7V。这些特性以及可编程的转换速率限制使该零件成为非汽车、恶劣环境的理想选择。MAX3051提供8引脚SO和SOT23封装,可在-40°C至+85°C的扩展温度范围内运行。优势与特点•使用具有相同LDO的3V微控制器•低+3.3V单电源操作•共模范围超过ISO 11898标准(-2V至+7V)•宽-7V至+12V共模范围•使用最小的电路板空间•SOT23封装•灵活的操作优化了性能和功耗,减少了散热•四种操作模式高速运行高达1Mbps降低EMI的斜率控制模式(高达500kbps)待机模式低电流关机模式•强大的保护提高了系统可靠性•±12kV人体模型ESD保护•热关机•电流限制应用程序•打印机JetLink•工业控制和网络•电信背板•消费者应用
  • 点击次数: 4
    2026-09-18
    AD7192是一款适合高精密测量应用的低噪声完整模拟前端。它集成一个低噪声、24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)。片内低噪声增益级意味着可直接输入小信号。接地和布局因为模拟输入和参考输入是差分的,所以模拟调制器中的大多数电压都是共模电压。该部件的高共模抑制消除了这些输入上的共模噪声。AD7192的模拟和数字电源是独立的,并且是单独固定的,以尽量减少设备模拟和数字部分之间的耦合。数字滤波器可抑制电源上的宽带噪声,调制器采样频率的整数倍除外。将R-C滤波器连接到每个模拟输入引脚,以在调制器采样频率下提供抑制。建议每个模拟输入端串联一个100Ω电阻器,模拟输入引脚之间有一个0.1µF电容器,每个模拟输入到AGND的电容器为0.01µF。数字滤波器还可以从模拟和参考输入中去除噪声,前提是这些噪声源不会使模拟调制器饱和。因此,AD7192比传统的高分辨率转换器更不受噪声干扰。然而,由于AD7192的分辨率如此之高,转换器的噪声水平如此之低,因此必须注意接地和布局。容纳ADC的印刷电路板(PCB)的设计必须使模拟和数字部分分开并限制在板的某些区域。这便于使用易于分离的接地平面。最小蚀刻技术通常最适合接地平面,因为它提供了最佳的屏蔽。虽然AD7192具有用于模拟和数字接地的单独引脚,但AGND和DGND引脚通过基板在内部连接在一起。因此,除非接地平面在AD7192附近连接在一起,否则用户不得将这两个引脚绑在单独的接地平面上。在AGND和DGND连接到系统中其他地方(即系统的电源)的系统中,不应在AD7192处再次连接,因为会产生接地回路。在这些情况下,建议将AD7192的接地引脚连接到AGND平面。在任何布局中,用户都必须记住系统中的电流流动,确保所有电流的路径尽可能接近电流到达目的地的路径。避免强迫数字电流流过AGND。避免在器件下方运行数字线路,因为这会将噪声耦合到...
  • 点击次数: 4
    2026-09-18
    PCA9306是一个双双向I²C总线和SMBus电压电平转换器,具有启用(EN)输入。PCA9306允许在1.0 V和5 V之间进行双向电压转换,而无需使用方向引脚。开关的低ON状态电阻(RON)允许以最小的传播延迟进行连接。当EN为高时,转换器开关打开,SCL1和SDA1 I/O分别连接到SCL2和SDA2 I/O,允许端口之间的双向数据流。当EN为低时,转换器开关关闭,端口之间存在高阻抗状态。PCA9306不是像PCA9509或PCA9517A那样的总线缓冲器,当总线两侧连接时,它既提供电平转换,又物理隔离总线两侧的电容。PCA9306仅在设备禁用时隔离两侧,并在激活时提供电压电平转换。PCA9306也可用于运行两条总线,一条工作频率为400 kHz,另一条工作温度为100 kHz。如果两条总线以不同的频率运行,当需要另一条总线的400 kHz运行时,必须隔离100 kHz总线。如果控制器以400kHz运行,由于转换器增加的延迟,最大系统工作频率可能小于400kHz。与标准I²C总线系统一样,需要上拉电阻器在转换器总线上提供逻辑高电平。PCA9306具有I²C总线的标准开路集电极配置。这些上拉电阻器的大小取决于系统,但转换器的每一侧都必须有一个上拉电阻器。该设备设计用于标准模式、快速模式和快速模式加I²C总线设备,以及SMBus设备。最大频率取决于RC时间常数,但通常支持>2 MHz。当SDA1或SDA2端口为低电平时,夹具处于ON状态,SDA1和SDA2端口之间存在低电阻连接。假设当SDA2端口为高时,SDA2端口上的电压较高,则SDA1端口的电压限制为VREF1设置的电压。当SDA1端口为高时,SDA2端口被上拉电阻器拉到漏极上拉电源电压(Vpu(D))。此功能允许用户选择的较高和较低电压之间的无缝转换,而不需要...
  • 点击次数: 3
    2026-09-18
    ADCLK948是一款超快时钟扇出缓冲器,采用ADI公司专有的XFCB3硅-锗(SiGe)双极性工艺制造,设计用于要求低抖动的高速应用。PCB布局注意事项ADCLK948缓冲器专为超高速应用而设计。因此,必须使用高速设计技术来实现指定的性能。作为多层板的一部分,将低阻抗电源平面用于负电源(VEE)和正电源(VCC)平面至关重要。为开关电流提供最低电感返回路径可确保目标应用中的最佳性能。以下对GND平面的引用假设VEE电源平面接地以进行LVPECL操作。注意,对于ECL操作,VCC电源平面成为接地平面。充分绕过输入和输出电源也很重要。将1µF电解旁路电容器放置在每个VCC电源引脚到GND平面的几英寸内。此外,将多个高质量的0.001µF旁路电容器尽可能靠近每个VCC电源引脚,并用冗余通孔将电容器连接到GND平面。仔细选择高频旁路电容器,以获得最小电感和ESR。为了提高高频旁路的有效性,请尽量减少寄生布局电感。此外,避免输入和输出传输线上的不连续性,因为这会影响抖动性能。在50Ω的环境中,输入和输出匹配对性能有重大影响。缓冲器为CLKx和CLKx输入提供内部50Ω终端电阻器。通常,返回侧连接到提供的参考引脚。使用陶瓷电容器小心地绕过终端电势,以防止由于终端返回路径中的寄生电感导致的输入信号上的不期望的畸变。如果输入端直流耦合到电源,请注意确保引脚在额定输入差模和共模范围内。如果返回是浮动的,则设备具有100Ω的交叉端接,但电源必须控制共模电压并提供输入偏置电流。输入引脚之间有ESD/箝位二极管,以防止应用程序对输入晶体管产生过大的偏移。ESD二极管没有针对最佳交流性能进行优化。当需要夹具时,建议使用合适的外部二极管。
热门分类
关于我们

───  公众号二维码  ───

兆亿微波商城微信公众号

兆亿微波商城www.rfz1.com是一个家一站式电子元器件采购平台,致力于为广大客户提供高质量、高性能的电子元器件产品。产品覆盖功放器件、射频开关、滤波器、混频器、功分器、耦合器、衰减器、电源芯片、电路板及射频电缆等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等,为客户提供一站式供应链采购服务。 

  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
1

QQ设置

    1
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

电话 电话 电话
010-82888379
    1
6

二维码管理

    1
返回顶部
展开