主要RF微波放大器性能点评

admin

高频放大器的种类丰富，应用范围非常广泛，几乎可用于所有的电子设备中，起到诸如设置通信接收机的噪音系数、为信号发射机天线驱动高功率信号的作用。高频放大器的类型包括宽带和窄带功率放大器、低噪声放大器(LNA)、对数放大器、运算放大器、跨阻放大器(TIA)以及可变电压放大器。它们以芯片、带表面贴(SMT)封装的器件、基于固态和真空管器件的机架式系统等多种形式存在。本文介绍一些最近发布的RF/微波放大器产品。
         
        最小的RF/微波放大器是单片微波集成电路(MMIC)器件。这类器件经常被用作增益模块，来补偿系统和电路中无源信号的损失。提供MMIC放大器芯片和带封装的MMIC放大器模块的公司很多，包括安捷伦、ADI、Filtronic公司、Hittite微波公司、Microwave Technology公司、Mimix Broadband公司、Mini-Circuits公司和RFMD公司等。
         
        Hittite微波公司提供的HMC-ALH444 LNA芯片是频率范围为1~12GHz的商用和军事应用的理想选择。该芯片在10GHz频率下具有17dB增益，噪声系数很低，仅为1.75dB。该公司还推出了65GHz频率的GaAS高电子迁移率晶体管(HEMT)LNA芯片(图1)。HMCALH382芯片在57~65GHz频率范围上提供21dB增益，噪声系数为4dB。该芯片在1dB压缩点上提供+12dBm的输出功率，与此同时仅从单端+2.5V直流电源汲取64mA电流。

       

        Microwave Technology公司的MMA-021015是另一款放大器芯片，它利用AlGaAs/InGaAs伪高电子迁移率晶体管(pHEMT)技术来实现在1~10GHz频率范围内的4.8dB噪声系数。该芯片可在整个带宽上提供+17dBm输出功率和18dB增益，具有+/-2.5dB的增益平坦度，被设计工作在+6V的直流系统中。该公司还推出了一系列宽带中等功率放大器，包括在1dB压缩点上具有22.5dBm输出功率、在1~22GHz频率上提供8dB增益的MMA-022020B放大器。
         
        在带宽性能方面，几乎没有其它的MMIC芯片放大器能与安捷伦科技公司的HMMC-5025相媲美。这个分布式放大器覆盖2~50GHz频率范围，在40GHz频率下具有8.5dB小信号增益和+12dBm输出功率。该芯片在35GHz频率上的噪声系数只有5dB，在50GHz频率上的噪声系数为7dB。这个七级分布式放大器芯片具有30dB的增益控制范围，每一级包括两个级联的GaAs FET器件。
         
        许多MMIC放大器供应商也提供带封装的放大器。例如，Mimix Broadband公司的用于1.5~6.0GHz频率范围的CMM9000-QT两级反馈驱动放大器采用3×3mm表面贴QFN封装。该放大器具有15dB的小信号增益，在1dB压缩上具有+15dBm输出功率，并集成了片内匹配电路、RF扼流电感和DC隔离电容。ADI公司提供ADL5320和ADL5321预驱动和驱动放大器，前者在400~2,700 MHz工作频率下具有13.7dB增益，噪声系数为4.2dB，在2,140MHz下具有25.6dBm输出功率，后者在2,300~4,000MHz工作频率下具有14dB增益，并提供+25dBm输出功率，在2,600MHz下的噪声系数为4dB。

       

        Mini-Circuits公司提供了几种带封装的MMIC放大器产品系列，其中包括ERA系列。在众多微型带SMT封装的ERA放大器中，ERA-1放大器在从DC至8GHz频率范围内提供超过10dB的增益，在1dB压缩点上具有+12dBm典型输出功率。通用放大器具有4.3dB低噪声系数和典型三阶截点典型等于+26dBm的高线性度。
         
        由于这些小型MMIC放大器所提供的功率很少超过0.5W(+27dBm)，所以需要更大规模的电路和封装来提供大功率。在稍大的尺寸范围中，很多公司都能提供带有同轴连接器、装在铝外壳中的放大器。这种放大器能提供更高的功率，并且利用封装和散热器可耗散更多的热量。例如，CTT公司提供广泛用于商用和军事应用领域的窄频及宽频功率放大器，覆盖0.5~2.0GHz、1.0~2.0GHz、2~4GHz、2~6GHz、2~8GHz、2~18GHz，以及2~20GHz的频率范围，具有高达+41dBm的输出功率。更高频率的型号包括在18.0~26.5GHz频率范围内具有36dB增益和在1dB压缩点上具有+30dBm输出功率的APW/265-3036型放大器。
         
        商用宽带隙半导体器件的出现，如采用碳化硅(SiC)以及氮化镓(GaN)材料生产的器件，为放大器设计工程师提供了功率密度非常大的器件。例如，英国Milmega公司在其生产的UHF功率放大器中采用了Cree公司的SiC晶体管。在这些频率上，SiC MESFET比竞争的晶体管技术具有更大的功率密度，能在较小的封装内设计更大功率的放大器。
         
        EMPOWER RF Systems公司的1117-BBM3K5KEL型功率放大器采用GaN大功率密度器件。它在500~2,500 MHz范围内的1dB压缩点上具有20W典型输出功率，并提供46dB增益和+/-1.5dB增益平坦度。
         
        一些功率放大器依赖真空电子管而不是固态器件来产生大功率输出。例如，dB Control公司推出了新的MPM系列，包括在6~18GHz范围内提供1,500kW峰值功率、具有6%的占空比信号GHzdB-3757型放大器。
         
        AR Worldwide公司的模块化CMS1070型GaAs FET功率放大器可用于WiMAX系统。它在3,400~3,700MH范围内的1dB压缩点上提供+43dBm输出功率，具有20~50dB的可变增益和+54dBm的三阶截点。
         
        针对卫星通讯和其它高频应用，Endwave公司提供一系列固态放大器。该公司最近发布了一对用于卫星通信的放大器模块(图3)，其Ku波段单元提供至少40dB的增益，具有0.5dB增益平坦度，在1dB压缩点上具有+37dBm典型输出功率；其Ka波段模块提供至少27dB的增益，具有1dB增益平坦度，在1dB压缩点上具有+36dBm输出功率。该模块的噪声系数很低，Ku波段模块的噪声系数为4.5dB，Ka波段模块的噪声系数为6dB。