对于要求使用运算放大器的设计,ADI的高速运算放大器和精密运算放大器产品组合可提供性能*一**的多种选择。 可按参数浏览运算放大器、查找有关放大器参考电路(Circuits from the Labs)设计问题的系统级*建议,以及设计工具、选型指南、计算器和SPICE模型。
我们再来了解一下基于GaN技术可以做些什么。ADI公司推出了一款标准产品HMC8205BF10,它基于GaN技术,具有高功率、高效率 和宽带宽。该产品的工作电源电压为50 V,在35%的典型频率下可提供35 W RF功率,带20 dB左右的功率增益,覆盖几十种带宽。这种情况下,相比类似的GaAs方案,我们只需要一个IC就能提供高出约10倍的功率。在过去数年,这可能需要复杂的GaAs芯片组合方案,并且无法实现相同的效率。该产品展示了使用GaN技术的各种可能性,包括覆盖宽带宽,提供高功率和高效率,如图6所示。这还展现了高功率电子设备封装技术的发展历程,因为这个采用法兰封装的器件能够支持许多军事应用所需的连续波(CW)信号。
HMC7885是一款32 W密封混合放大器,采用密封法兰贴装封装,适合高可靠性应用。这款混合放大器通常提供21 dB的小信号增益和45 dBm的饱和RF输出功率。该放大器采用28 V直流电源,静态电流为2.2 A。隔直RF输入和输出匹配至50 Ω,使用方便。另外还提供评估板以及布局图和物料单,为设计和用户应用提供便利。
HMC7748是完全集成的多级功率放大器模块,具有25 W的饱和输出功率,可接受较高−8 dBm输入,提供60 dB的小信号增益。它具有偏置时序控制和调节功能,还可内部匹配至50 ohm。该功率放大器采用12 V电源的功耗为0.7 A,采用28 V电源的较大功耗为4 A。它配有使能引脚以提供关断功能,因此放大器可在无周期供电的情况下打开和关闭。
这些GaN功率放大器的性能和封装均有明显改进,适用于较高6 GHz的宽带中等功率应用,同时具有当前较小的尺寸、重量和功耗(SWaP)。
GaN等全新半导体材料的出现开启了实现覆盖宽带宽的更高功率水平的可能性。较短的栅较长度GaAs设备的频率范围已经从20 GHz扩展到了40 GHz及以上。这些器件的可靠性几乎已经**过了100万小时,普遍应用于当今的电子设备系统中。未来,我们预计会持续向更高频率和更宽带宽发展。
许多无线电子系统都可覆盖很宽的频率范围。在军事工业中,雷达频段可覆盖从几百MHz到GHz级频率。一些电子战和电子对抗系统需要在较宽的带宽下工作。各种不同频率,如MHz至20 GHz,甚至包括更高的频率,现在都面临着挑战。随着越来越多电子设备支持更高频率,对更高频率电子战系统的需求将会出现井喷。在电信行业,基站的工作频率为450 MHz至3.5 GHz左右,并且随着更高带宽的需求增长而持续增加。卫星通信系统的工作频率主要为C-波段至Ka-波段。用于测量这些不同电子设备的仪器仪表需要能在所有这些必要的频率下工作,才能得到国际认可。因此,系统工程师需要努力尝试设计一些能够覆盖整个频率范围的电子设备。想到可以使用单个信号链覆盖整个频率范围,大多数系统工程师和采购人员都会非常兴奋。用单个信号链覆盖整个频率范围将会带来许多优势,其中包括简化设计、加速上市时间、减少要管理的器件库存等。单信号链方案的挑战始终绕不开宽带解决方案相对窄带解决方案的性能衰减。挑战的核心在于功率放大器,对于窄带宽其具有*的功率和效率性能。
实现宽带宽设计的一种方法就是在RF输入和输出端使用兰格耦合器实现均衡设计,如图3所示。这里的回波损耗较终取决于耦合器设计,因为这将更容易优化增益和频率功率响应,并且*优化回波损耗。即便是在使用兰格耦合器的情况下,也更难实现倍频程带宽,但却可以让设计实现不错的回波损耗。