無線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得越來越復(fù)雜，對性能、成本和功耗的要求也越來越高。隨著世界各地使用許多不同的頻段，以及商業(yè)系統(tǒng)現(xiàn)在擴(kuò)展到50 GHz以上的毫米波頻率，當(dāng)今的RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨著重大挑戰(zhàn)。

寬帶放大器正在解決多頻段和復(fù)雜無線電前端的這一挑戰(zhàn)。新一代寬帶放大器不是每個(gè)頻段的單獨(dú)組件鏈，而是提供單個(gè)前端，可以在整個(gè)頻段上以高性能處理各種頻率。這可以顯著降低RF設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

寬帶設(shè)計(jì)正在幾個(gè)領(lǐng)域撼動(dòng)市場，從蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施和點(diǎn)對點(diǎn)鏈路到測試和測量。設(shè)備制造商越來越多地尋求一種平臺方法，即為全球不同地區(qū)的客戶使用單個(gè)板或系統(tǒng)。理想情況下，同一平臺也可以以最少的配置用于不同的應(yīng)用程序，從而為通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)節(jié)省成本提供了更多機(jī)會(huì)。

在蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施市場中，寬帶放大器能夠通過單個(gè)設(shè)備而不是數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)組件為現(xiàn)有的2G、3G、4G和5G基站提供RF前端。這些寬帶設(shè)備的頻率范圍從800 MHz到3.5 GHz，為網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者和運(yùn)營商提供了許多優(yōu)勢。傳統(tǒng)的RF前端設(shè)計(jì)需要為每個(gè)頻段使用單獨(dú)的放大器和支持組件，因此單個(gè)寬帶器件可以取代前端RF板中的許多其他組件。這降低了電路板的成本和復(fù)雜性，并通過減少組件提高了可靠性。這種設(shè)計(jì)方法還降低了零件管理的復(fù)雜性和操作員的運(yùn)營費(fèi)用，因?yàn)閱蝹€(gè)電路板可用于世界各地的網(wǎng)絡(luò)，而不需要操作員管理多個(gè)版本。

EBV的專業(yè)工程師也看到寬帶放大器在小型蜂窩中的使用越來越多。顧名思義，這些是支持 10 或 20 個(gè)用戶的較小小區(qū)，比大型基站更小、更便宜、功耗更低。這使得運(yùn)營商能夠經(jīng)濟(jì)高效地?cái)U(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，因此寬帶放大器的使用越來越受歡迎。

對于小型蜂窩，寬帶放大器的電流消耗盡可能低，與為電話網(wǎng)絡(luò)需要支持的每個(gè)頻段使用單獨(dú)的前端信號鏈相比，允許更小的設(shè)計(jì)。EBV的現(xiàn)場應(yīng)用工程師（FAE）越來越多地向客戶展示可用的設(shè)備范圍，這些設(shè)備可以幫助開發(fā)人員平衡小型蜂窩支持的用戶數(shù)量與功耗和物料清單（BOM）成本。

EBV的FAE還可以為放大器性能建模和模擬其在設(shè)計(jì)中的使用提供支持，并指導(dǎo)開發(fā)人員完成不同的權(quán)衡。例如，雖然寬帶放大器的噪聲系數(shù)可能高于專用窄帶放大器，但無需額外的RF開關(guān)來改變頻段。因此，信號鏈的整體噪聲降低。然后，這可用于降低信號鏈中其他組件的成本，以實(shí)現(xiàn)所需的性能，或提供更長的范圍。EBV還可以提供評估板，以便開發(fā)人員可以測試寬帶放大器以及整個(gè)信號鏈，以展示較低的整體噪聲系數(shù)。

這種單放大器方法還使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)Ｗ⒂?a target="_blank">天線設(shè)計(jì)和整個(gè)鏈路的功率效率等具有挑戰(zhàn)性的問題。ADI寬帶放大器的工作頻率高達(dá)80 GHz，可實(shí)現(xiàn)這種靈活的設(shè)計(jì)，降低產(chǎn)品管理的復(fù)雜性，并通過更高的可靠性幫助降低運(yùn)營成本。

寬帶放大器在測試和測量系統(tǒng)中也越來越受歡迎。對于儀器儀表開發(fā)人員來說，解決蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備中許多不同的RF頻段的相同挑戰(zhàn)成倍增加。最新的儀器必須處理比以往更寬的帶寬，從低端到 80 GHz 和 90 GHz。無論是測試最新的點(diǎn)對點(diǎn)通信鏈路設(shè)計(jì)還是高性能相控陣?yán)走_(dá)平臺，儀器設(shè)計(jì)人員都必須能夠在盡可能寬的頻帶上以最佳線性度為信號提供增益。雖然成本可能不是一個(gè)因素，但性能至關(guān)重要，因?yàn)閮x器（無論是信號發(fā)生器還是頻譜分析儀）都必須提供盡可能高的信號質(zhì)量。

所有這些都意味著寬帶放大器有幾種不同的范圍，EBV的FAE可以幫助設(shè)計(jì)人員確定適合應(yīng)用RF范圍的合適器件。蜂窩基站和小型蜂窩設(shè)計(jì)通常使用 100 MHz 至 6 GHz 或 8 GHz 的頻率，并圍繞 2G、3G、4G 和 5G 的載波頻率進(jìn)行調(diào)制。100 MHz至20 GHz頻段覆蓋了大多數(shù)軍事通信系統(tǒng)，其中寬帶放大器可以支持認(rèn)知軟件定義的無線電，該無線電可以分析所有可用頻段并確定要連接的特定網(wǎng)絡(luò)。然后將該網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議下載到控制器芯片，允許一部手機(jī)與許多不同的無線電系統(tǒng)一起使用。該頻段還適用于軍用雷達(dá)應(yīng)用。儀器儀表設(shè)計(jì)通常希望使用20 GHz以上的寬帶放大器，主流設(shè)計(jì)則上升到40 GHz或50 GHz，測試超高性能應(yīng)用時(shí)達(dá)到80 GHz和90 GHz。

點(diǎn)對點(diǎn)鏈路將在免許可頻段中以60 GHz的頻率運(yùn)行，在最具挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)中工作頻率高達(dá)86 GHz，并且需要能夠可靠地?cái)U(kuò)展到此頻率范圍的測試和測量系統(tǒng)。

ADI擁有的專利涵蓋的技術(shù)允許在較高頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)寬帶工作，噪聲系數(shù)和功耗適合不同的應(yīng)用。EBV工程師的一個(gè)關(guān)鍵角色是幫助開發(fā)人員為這些應(yīng)用提供一系列設(shè)備。

用于實(shí)現(xiàn)放大器的工藝技術(shù)是器件性能的重要組成部分。在以最優(yōu)惠的價(jià)格提供最高性能方面總是有一個(gè)折衷方案，這就是為什么目標(biāo)頻段很重要的原因。有時(shí)，利用ADI在開發(fā)新架構(gòu)方面數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，可以使用0.25 μm砷化鎵（GaAs）pHEMT（贗晶型高電子遷移率晶體管）等低成本技術(shù)，在2 GHz至20 GHz的RF頻段內(nèi)提供足夠的性能，并具有良好的線性度和增益。其他應(yīng)用，特別是在 50 GHz 及以上時(shí)，在 pHEMT GaAs 器件中需要 0.1 μm 至 0.15 μm 的較短柵極長度。這些基于GaAs的寬帶pHEMT放大器為ADI公司的設(shè)計(jì)人員提供了最佳的線性度和最低的噪聲，從而在較高頻率下提供寬帶性能。這種專業(yè)知識提供了噪聲和電流性能，使寬帶放大器能夠在各種頻率和應(yīng)用中使用。

對于使用寬帶放大器的設(shè)計(jì)人員來說，有許多關(guān)鍵參數(shù)。除了頻率、增益和1 dB功率點(diǎn)外，IP3（三階交調(diào)交調(diào)截點(diǎn)）值還用于指示放大器在發(fā)生互調(diào)失真之前可以處理的最大信號。

對于HMC1049和HMC753等低噪聲放大器，噪聲系數(shù)（NF）是關(guān)鍵，P1dB輸出功率使放大器能夠用作本振驅(qū)動(dòng)器。

結(jié)論

寬帶放大器的大量應(yīng)用正在開放。隨著蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備需求的增加，設(shè)計(jì)人員可以利用寬帶放大器來降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和功耗，從而降低世界各地系統(tǒng)安裝和維護(hù)的成本。同樣的技術(shù)可用于降低成本并提高高性能點(diǎn)對點(diǎn)鏈路的可靠性，從而將寬帶連接帶到更廣泛的地區(qū)和新客戶。該技術(shù)還提供尖端儀器所需的性能，提供有助于開發(fā)這些復(fù)雜射頻系統(tǒng)的測試和測量功能。

審核編輯：郭婷