RFアンプの重要なパフォーマンスパラメーターは何ですか？

RFアンプは、幅広いワイヤレス通信システム、レーダーシステム、およびその他のRFアプリケーションの重要なコンポーネントです。 RFアンプサプライヤーとして、RFアンプの主要なパフォーマンスパラメーターを理解することは、高品質の製品を提供し、お客様の多様なニーズを満たすために不可欠です。このブログでは、RFアンプの特性と機能を定義する主なパフォーマンスパラメーターを調べます。

得

ゲインは、おそらくRFアンプの最も基本的なパラメーターです。これは、アンプの入力電力に対する出力電力の比を表します。ゲインは通常、デシベル（DB）で表現されます。より高いゲインは、アンプが入力信号のパワーをより効果的に増加させることを意味します。たとえば、アンプのゲインが20 dBの場合、出力電力が入力電力の100倍大きいことを意味します（（g（db）= 10 \ log_ {10}（p_ {out}/p_ {in}））、（g = 20）db、（p_ {out}/p_ {in} = 10^{{out}）。

RFアンプのゲインは、すべての周波数にわたって一定ではありません。通常、周波数 - 依存応答があり、これはゲイン - 周波数曲線によって記述されます。アンプの帯域幅は、通常、最大ゲインの3 dB以内にゲインが指定された値内に残る周波数の範囲です。広い帯域幅アンプは、ブロードバンド通信システムのように、広範囲の周波数を増幅する必要があるアプリケーションで望ましいです。

ノイズ図

ノイズ数値は、特に信号とノイズ比（SNR）が最も重要なアプリケーションでは、RFアンプのもう1つの重要なパラメーターです。アンプのノイズ図は、出力SNRに対する入力SNRの比として定義されます。アンプが入力信号のSNRをどの程度分解するかを定量化します。低いノイズ図は、アンプが信号に少ないノイズを追加することを示します。

ワイヤレス通信やレーダーシステムの受信機などの多くのRFシステムでは、フロントエンドアンプはしばしば低ノイズアンプ（LNA）。 LNAは、通常1〜3 dBの範囲で、非常に低いノイズ数値を持つように設計されています。フロントエンドでLNAを使用することにより、システムの全体的なノイズ性能を大幅に改善し、弱い信号の検出と受信を改善できます。

出力電力

RFアンプの出力電力は、アンプが負荷に配信できる電力レベルです。飽和出力電力（（p_ {sat}）および1 -db圧縮点（（p_ {1db}））など、いくつかの重要な出力仕様があります。

飽和出力電力は、アンプが生成できる最大出力電力です。この点を超えて、入力電力を増やすことは出力電力の比例的な増加につながりません。アンプは飽和領域に入り、ゲインが大幅に減少し始めます。

1 -dB圧縮点は、アンプのゲインが線形ゲイン値から1 dB低下する出力電力レベルです。アンプの非直線性の開始を示すため、これは重要な仕様です。多くのアプリケーションでは、アンプは（P_ {1DB}）の下で動作して、線形動作を確保し、信号の歪みを最小限に抑えます。

直線性

線形性は、アンプが歪みを導入せずにアンプが信号をどの程度増幅するかの尺度です。アンプの非直線性は、相互変調歪み（IMD）を引き起こす可能性があり、その結果、元の入力信号に存在しない追加の周波数成分が生成されます。これらの不要な周波数コンポーネントは、システム内の他の信号に干渉し、全体的なパフォーマンスを低下させる可能性があります。

線形性を測定するための2つの重要なパラメーターは、3番目の順序インターセプトポイント（IP3）と2番目のオーダーインターセプトポイント（IP2）です。 IP3は、3番目のオーダー相互変調製品が、出力電力と入力電力のプロットの基本出力電力と交差する理論的ポイントです。より高いIP3値は、より良い線形性と低いIMDを示します。同様に、IP2は2番目の注文相互変調製品に関連しています。

入力および出力インピーダンス

RFアンプの入力および出力インピーダンスは、それぞれソースと負荷と適切に一致するために重要です。インピーダンスマッチングは、アンプと接続されたコンポーネント間の最大電力伝達を確保するために重要です。

ほとんどのRFシステムでは、標準インピーダンスは50オームです。 50オームの入力インピーダンスを備えたアンプは、信号を大幅に反映することなく、伝送ラインや信号ジェネレーターなどの50オームのソースに簡単に接続できます。同様に、50オームの出力インピーダンスにより、アンテナや別のRFコンポーネントなど、50オームの負荷に効率的な電力伝達が可能になります。

パワー追加効率（PAE）

電力追加効率は、RFアンプがDC電力をRF出力電力にどれだけ効率的に変換するかの尺度です。これは、RF出力電力の比率として定義され、アンプが消費するDC電力に対するRF入力電力を引いたものです。

PAEは、特にバッテリーを搭載したRFシステムまたは消費電力を最小限に抑える必要があるアプリケーションで重要な考慮事項です。高効率増幅器は、システムの全体的な消費電力を削減し、バッテリー寿命を延ばし、熱散逸の要件を減らすことができます。たとえば、モバイル通信デバイスでは、バッテリーの性能を向上させ、デバイスの熱応力を軽減するために、PAEが高いパワーアンプが不可欠です。

平坦さを獲得します

ゲインフラットネスとは、指定された周波数帯域にわたるゲインの変動を指します。優れたゲインの平坦性を持つアンプは、動作周波数範囲全体で比較的一定のゲインを持っています。これは、ブロードバンド通信システムやテストおよび測定機器など、信号の均一な増幅が必要なアプリケーションで重要です。

ゲインの平坦性は、通常、指定された周波数帯域内の平均値からのゲインの最大偏差として指定されます。たとえば、±0.5 dBのゲインの平坦性仕様は、アンプのゲインが動作周波数範囲全体にわたって平均ゲイン値から0.5 dBを超えることを排除しないことを意味します。

位相ノイズ

位相ノイズは、RFアンプの短期周波数安定性の尺度です。これは、出力信号の位相のランダムな変動によって引き起こされます。位相ノイズは、特に正確な周波数と位相情報に依存する周波数合成、レーダー、通信システムなどのアプリケーションで、RFシステムのパフォーマンスを低下させる可能性があります。

周波数 - シンセサイザーアプリケーションでは、安定した周波数信号と純粋な周波数信号を生成するには、低位相ノイズが必要です。位相ノイズが高いと、信号がスペクトル拡散する可能性があり、システム内の他の信号との干渉を引き起こし、通信またはレーダーシステムの全体的なパフォーマンスを低下させる可能性があります。

分離

分離は、入力ポートや出力ポートなど、RFアンプの異なるポート間の電気分離の程度を測定するパラメーターです。入力ポートと出力ポート間の適切な分離は、アンプのフィードバックと自己振動を防ぐために重要です。

マルチステージアンプまたは複数の入力ポートと出力ポートを備えたアンプでは、異なるポートの信号が互いに干渉しないようにするために高い分離が必要です。分離は通常、デシベルで表され、より高い分離値はポート間のより良い電気的分離を示します。

温度安定性

RFアンプの性能は、温度の変動の影響を受ける可能性があります。温度安定性は、アンプが広い温度範囲にわたってゲイン、ノイズの数値、出力などのパフォーマンスパラメーターをどれだけうまく維持しているかの尺度です。

多くのアプリケーションでは、温度が大幅に変化する可能性のある過酷な環境条件で動作するためにRFアンプが必要です。温度安定性が良好なアンプは、温度 - パフォーマンスの依存的な変化を補うように設計されており、温度範囲全体で信頼できる動作を確保します。

結論

RFアンプサプライヤーとして、お客様の多様なニーズを満たす上でこれらの重要なパフォーマンスパラメーターの重要性を理解しています。ゲイン、ノイズの数値、出力、直線性、およびその他のパラメーターに関して最適化されたパフォーマンスを備えたアンプを慎重に設計および製造することにより、幅広いアプリケーションに高品質のRFアンプを提供できます。

プロジェクトまたはアプリケーションにRFアンプが必要な場合は、詳細な議論のためにお問い合わせください。当社の専門家チームは、特定の要件に基づいて最も適切なアンプを選択するのを支援する準備ができています。レシーバーに低いノイズアンプが必要か、トランスミッターに高電力増幅器が必要かどうかにかかわらず、お客様のニーズを満たすための専門知識と製品ポートフォリオがあります。

参照

1. Pozar、DM（2011）。マイクロ波工学。ワイリー。
2. Razavi、B。（2012）。 RFマイクロエレクトロニクス。プレンティスホール。
3. Vendelin、GD、Pavio、Am、＆Rohde、UL（1990）。線形および非線形技術を使用したマイクロ波回路設計。ワイリー。