宽带放大器有助于开发复杂射频系统的测试和测量功能

无线电系统设计变得越来越复杂，对性能、成本和功耗的要求也越来越高。随着世界各地使用许多不同的频段，以及商业系统现在扩展到50 GHz以上的毫米波频率，当今的RF系统设计人员面临着重大挑战。

宽带放大器正在解决多频段和复杂无线电前端的这一挑战。新一代宽带放大器不是每个频段的单独组件链，而是提供单个前端，可以在整个频段上以高性能处理各种频率。这可以显著降低RF设计的复杂性。

宽带设计正在几个领域撼动市场，从蜂窝基础设施和点对点链路到测试和测量。设备制造商越来越多地寻求一种平台方法，即为全球不同地区的客户使用单个板或系统。理想情况下，同一平台也可以以最少的配置用于不同的应用程序，从而为通过规模经济节省成本提供了更多机会。

在蜂窝基础设施市场中，宽带放大器能够通过单个设备而不是数十个甚至数百个组件为现有的2G、3G、4G和5G基站提供RF前端。这些宽带设备的频率范围从800 MHz到3.5 GHz，为网络的设计者和运营商提供了许多优势。传统的RF前端设计需要为每个频段使用单独的放大器和支持组件，因此单个宽带器件可以取代前端RF板中的许多其他组件。这降低了电路板的成本和复杂性，并通过减少组件提高了可靠性。这种设计方法还降低了零件管理的复杂性和操作员的运营费用，因为单个电路板可用于世界各地的网络，而不需要操作员管理多个版本。

EBV的专业工程师也看到宽带放大器在小型蜂窝中的使用越来越多。顾名思义，这些是支持 10 或 20 个用户的较小小区，比大型基站更小、更便宜、功耗更低。这使得运营商能够经济高效地扩大网络覆盖范围，因此宽带放大器的使用越来越受欢迎。

对于小型蜂窝，宽带放大器的电流消耗尽可能低，与为电话网络需要支持的每个频段使用单独的前端信号链相比，允许更小的设计。EBV的现场应用工程师（FAE）越来越多地向客户展示可用的设备范围，这些设备可以帮助开发人员平衡小型蜂窝支持的用户数量与功耗和物料清单（BOM）成本。

EBV的FAE还可以为放大器性能建模和模拟其在设计中的使用提供支持，并指导开发人员完成不同的权衡。例如，虽然宽带放大器的噪声系数可能高于专用窄带放大器，但无需额外的RF开关来改变频段。因此，信号链的整体噪声降低。然后，这可用于降低信号链中其他组件的成本，以实现所需的性能，或提供更长的范围。EBV还可以提供评估板，以便开发人员可以测试宽带放大器以及整个信号链，以展示较低的整体噪声系数。

这种单放大器方法还使设计人员能够专注于天线设计和整个链路的功率效率等具有挑战性的问题。ADI宽带放大器的工作频率高达80 GHz，可实现这种灵活的设计，降低产品管理的复杂性，并通过更高的可靠性帮助降低运营成本。

宽带放大器在测试和测量系统中也越来越受欢迎。对于仪器仪表开发人员来说，解决蜂窝基础设施设备中许多不同的RF频段的相同挑战成倍增加。最新的仪器必须处理比以往更宽的带宽，从低端到 80 GHz 和 90 GHz。无论是测试最新的点对点通信链路设计还是高性能相控阵雷达平台，仪器设计人员都必须能够在尽可能宽的频带上以最佳线性度为信号提供增益。虽然成本可能不是一个因素，但性能至关重要，因为仪器（无论是信号发生器还是频谱分析仪）都必须提供尽可能高的信号质量。

所有这些都意味着宽带放大器有几种不同的范围，EBV的FAE可以帮助设计人员确定适合应用RF范围的合适器件。蜂窝基站和小型蜂窝设计通常使用 100 MHz 至 6 GHz 或 8 GHz 的频率，并围绕 2G、3G、4G 和 5G 的载波频率进行调制。100 MHz至20 GHz频段覆盖了大多数军事通信系统，其中宽带放大器可以支持认知软件定义的无线电，该无线电可以分析所有可用频段并确定要连接的特定网络。然后将该网络的协议下载到控制器芯片，允许一部手机与许多不同的无线电系统一起使用。该频段还适用于军用雷达应用。仪器仪表设计通常希望使用20 GHz以上的宽带放大器，主流设计则上升到40 GHz或50 GHz，测试超高性能应用时达到80 GHz和90 GHz。

点对点链路将在免许可频段中以60 GHz的频率运行，在最具挑战性的设计中工作频率高达86 GHz，并且需要能够可靠地扩展到此频率范围的测试和测量系统。

ADI拥有的专利涵盖的技术允许在较高频率范围内实现宽带工作，噪声系数和功耗适合不同的应用。EBV工程师的一个关键角色是帮助开发人员为这些应用提供一系列设备。

用于实现放大器的工艺技术是器件性能的重要组成部分。在以最优惠的价格提供最高性能方面总是有一个折衷方案，这就是为什么目标频段很重要的原因。有时，利用ADI在开发新架构方面数十年的经验，可以使用0.25 μm砷化镓（GaAs）pHEMT（赝晶型高电子迁移率晶体管）等低成本技术，在2 GHz至20 GHz的RF频段内提供足够的性能，并具有良好的线性度和增益。其他应用，特别是在 50 GHz 及以上时，在 pHEMT GaAs 器件中需要 0.1 μm 至 0.15 μm 的较短栅极长度。这些基于GaAs的宽带pHEMT放大器为ADI公司的设计人员提供了最佳的线性度和最低的噪声，从而在较高频率下提供宽带性能。这种专业知识提供了噪声和电流性能，使宽带放大器能够在各种频率和应用中使用。

对于使用宽带放大器的设计人员来说，有许多关键参数。除了频率、增益和1 dB功率点外，IP3（三阶交调交调截点）值还用于指示放大器在发生互调失真之前可以处理的最大信号。

对于HMC1049和HMC753等低噪声放大器，噪声系数（NF）是关键，P1dB输出功率使放大器能够用作本振驱动器。

	HMC1126	HMC1127	HMC1049	HMC753
频率（千兆赫）	2 到 50	2 到 50	0.3 到 20	1 到 11
增益（分贝）	11	14.5	15	17
净值 （分贝）	—	—	1.8	1.5
输出功率 @ 1 分贝 （分贝m）	17.5	12.5	29	30
输出 IP3 （分贝m）	28	23	15	18

结论

宽带放大器的大量应用正在开放。随着蜂窝基础设施设备需求的增加，设计人员可以利用宽带放大器来降低设计的复杂性和功耗，从而降低世界各地系统安装和维护的成本。同样的技术可用于降低成本并提高高性能点对点链路的可靠性，从而将宽带连接带到更广泛的地区和新客户。该技术还提供尖端仪器所需的性能，提供有助于开发这些复杂射频系统的测试和测量功能。

审核编辑：郭婷