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

提升RF功率放大器的脉冲保真度

2022/8/2 9:31:07
浏览次数: 25

    雷达系统设计师最梦寐以求的目标是获得远距离、高分辨率探测能力,以鉴别互相靠近的物体,不仅能够确定目标速度,还可分辨目标类型,从而识别目标。

    要实现这些目的在很大程度上取决于下面的基本雷达方程:

   提升RF功率放大器的脉冲保真度

    其中:

    Rmax = 最大探测距离

    Pt = 发射功率

    Pmin = 最小检测功率(由接收器)

    λ = 发射波长

    σ = 目标雷达散射截面(面积)

    G = 天线增益

    f0 = 频率

    考虑到功率对雷达探测距离的重要性,工程师可能会完全专注于在尺寸限制内尽可能多地提升功率 — 通过使用 Wolfspeed 最新的 GaN 技术获取最高的功率密度。另一方面是依赖雷达算法鉴别多个物体,或者牺牲功率以换取“干净”的脉冲。

    这两种方法的结合是必不可少的,工程师可以设计阻抗点在负载牵引仿真得到的峰值功率点上;同时兼顾到其它部分电路设计,以获得基带信号的保真度。

提升RF功率放大器的脉冲保真度

    图1:理想脉冲包络(上图)。真实 RF 脉冲中的失真

    (下图)会影响雷达性能

    #1  脉冲保真度的重要性

    脉冲雷达发射机发射经脉冲调制的射频载波信号,遇到目标反射后回波由雷达接收机接收,再经过信号处理分析及判断目标属性。

    真实的脉冲通常不是像教科书上说的那样,在无噪音的背景下具有平坦的顶部和零起落时间那样理想化。我们要了解脉冲保真度如何影响雷达性能,必须首先了解典型的脉冲失真(图 1)会妨碍雷达目标的识别。

    各种目标以它们独特的方式修改或调制雷达回波。算法则依赖这些信息得以识别这些物体,例如区分商业飞机和国防飞行器。如果放大器发出失真的包络射频载波信号,则可靠探测目标速度、位置和属性的能力会削弱。

    #2   解决脉冲的恶化

    为实现最佳功率,器件参考面的负载阻抗和源阻抗必须针对峰值功率点设计。在完成射频频率下最优化的阻抗匹配后,则应仔细设计漏极偏置电路,以避免影响该最优匹配。设计不良的漏极偏置电路往往会导致功率放大器脉冲保真度降低。

    基本的设计理念是必须让偏置网络尽可能接近理想状态。如图 2 所示,实现方法如下:

    ●    避免偏置电路上的电压降,以便在漏极处获得最大电源电压。因此,偏置电路上的直流阻抗需要设计趋近于零。

    ●    确保偏置电路接入到主匹配电路的射频阻抗为无限大(开路),使得传输到负载的射频功率最大化。

    ●    通过将偏置电路阻抗在调制频率 - 通常从 1 kHz 到 1 MHz 段 - 设计在较低水平,实现较为理想及不失真的调制波形。(从而能够)限制该调制频率下电压分量的产生,以阻止电流和功率过冲和振铃现象。

    ●    在脉冲“开启”期间,由于器件漏极电流需求较大,电源电压经过偏置电路易引起电压跌落。避免此问题有助于 射频输出功率最大化。

   提升RF功率放大器的脉冲保真度

    图 2:微波 PA 的部分 AWR 原理图,强调了漏极偏置电路的设计理念

    长期以来,设计界公认的做法是沿偏置线添加大电解电容,及添加容值相差 10 倍左右的较小电容。然而,目前对极高功率密度的关注需要我们仔细评估必要的电解电容和去耦电容值,以及确定 RF 电容的最佳位置和旁路电容之间间距。

  提升RF功率放大器的脉冲保真度

    图 3:RF PA 的典型漏极偏置网络,显示了可能影响性能的各种元件

    #3  选择 RF 电容值和位置

    参看图 3 中的典型漏极偏置网络。在远离漏极的方向上,射频电容 C5 的电容容值最小,但是其位置是最重要的。

    在 RF 中,电容阻抗不能简单计算为 1/j(2πfc)。因为每个器件都有与其封装相关的寄生参数,例如,电容的等效电路不仅包括其串联标称值,还包括取决于器件制造特性的寄生 R、L 和 C 部分参数。由于寄生电抗随频率而变化,因此须避免选择会导致信号损耗的元件。

    图 4 给出了分析 36 pF ATC600F 电容等效电路模型随频率变化的仿真结果。为了确保偏置电路在 RF 下看等效为开路,电容必须在载波频率下谐振。此特定封装中的 36 pF 值在 1.1 GHz 载波频率下谐振。图 4 中的两张图表都表征了这个射频电容对地的阻抗特性,显示随着频率的增加而下降,直到谐振点,之后封装寄生效应占主导地位,阻抗随着频率上升,等效为电感特性。

   提升RF功率放大器的脉冲保真度

    图 4:使用高精度 Modelithics 模型的 ATC600F 电容仿真结果

    第一个电容的位置也同样重要。电容必须沿偏置线远离漏极移动到,使其在工作频率下及在漏极主匹配网络接入点阻抗为开路。因为将原来的短路旋转到开路的电长度是四分之一波长,所以 RF 电容通常放置在该电长度距离的位置上。

    甚至电容的安装方式也会引起不同的变化。与电容水平安装(此时内部极板平行于 RF 传输线)相反,电容竖立安装会提高谐振频率(此时极板垂直于传输线)。

    #4  电容的智能组合

    沿偏置线智能组合放置电容可以平滑频率响应中尖锐的谐振,从而使偏置网络在调制频率下保持较低而平坦的阻抗特性。

    这样的设计有助于实现“更好的脉冲保真度”目标。

    #5  电解电容的大小取值

    电路系统追求的尺寸、重量和功率特性取决于如何限制漏极大电解电容的惯常使用。给定所需的最大 IC 和最大允许的 dV/dt(单位时间跌落),可以使用以下公式计算最小电容 C 需求值:

 提升RF功率放大器的脉冲保真度

    #6  从经过验证的参考开始提升RF功率放大器的脉冲保真度

    图 5:使用此处讨论的技术,CGHV14800F-AMP4 实现了雷达脉冲保真度的优化

    Wolfspeed 专家使用这种技术来设计优化漏极偏置网络,保证了在高脉冲保真度下实现高 RF 功率输出。例如,Wolfspeed 的 CGHV14800F-AMP4 演示电路提供了一个经过广泛测试和验证的起点。该设计应用 CGHV14800F GaN HEMT 器件于脉冲 L 波段雷达放大器中,在 1,030 至 1,090 MHz 的航空频段实现了 800 W 的输出功率。

    要了解更多信息,请阅读 GaN HEMT 脉冲电路,然后参加提高 RF 功率放大器中脉冲保真度建议线上研讨会,深入了解 Wolfspeed 工程师如何确定电容值和位置,如何使用高度精确的器件模型进行广泛的模拟以减少测试时间,以及指导如何调试电路获取最佳性能参数。

    英文原稿,敬请访问:

    https://www.wolfspeed.com/knowledge-center/article/improving-pulse-fidelity-in-rf-power-amplifiers/

    来源:Wolfspeed


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