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    RF बजट विश्लेषण क्या है?

    आरएफ बजट विश्लेषण का उद्देश्य सीमित एम्पलीफायर में विभिन्न परीक्षण बिंदुओं की ब्रॉडबैंड आवृत्ति प्रतिक्रिया और आरएफ शक्ति स्तर की जांच करना है। विश्लेषण को सबसे खराब स्थिति वाले ऑपरेटिंग तापमान, लाभ ढलान और विस्तृत आरएफ इनपुट पावर रेंज के लिए सही करने के लिए पूरा किया जाना चाहिए।

    तो, कौन जानता है कि आरएफ बजट विश्लेषण क्या है?

    40 डीबी के साथ एक सीमित एम्पलीफायर के बुनियादी लेआउट गतिशील रेंज को चार लाभ ब्लॉक एम्पलीफायरों या एचएनए के एक झरना है। आदर्श डिजाइन विभिन्न आवृत्तियों पर बिजली भिन्नता को कम करने और थर्मल / ढलान मुआवजा आवश्यकताओं को कम करने के लिए केवल एक या दो समर्पित एम्पलीफायर उपकरणों का उपयोग करता है। चित्रा 1 तापमान सुधार और ढलान मुआवजे से पहले पहले प्रारंभिक सीमित एम्पलीफायरों के ब्लॉक आरेख को दर्शाता है।

    चित्रा 1. प्रारंभिक डिजाइन के ब्लॉक आरेख
    पहले एक छोटा सा लाभ मिलता है, एक तकनीक को लागू करने के लिए ब्रॉडबैंड एम्पलीफायर के डिजाइन को पूरा करने की सलाह देते हैं:
    1. सीमित पावर डायनेमिक रेंज प्रबंधित करें और RF ओवरड्राइव स्थितियों को समाप्त करें
    2. तापमान सीमा के भीतर प्रदर्शन का अनुकूलन
    3. अंत में, पावर रोल-ऑफ को ठीक करें और छोटे सिग्नल लाभ को सपाट करें
    4. अंतिम मामूली सुधार आवश्यक हो सकता है, अर्थात्, आवृत्ति समीकरण फ़ंक्शन को डिज़ाइन में शामिल करने के बाद, पुनर्विचार तापमान मुआवजा
    बिजली की सीमा
    चित्र 1 में दिखाए गए प्रारंभिक डिजाइन के साथ मुख्य समस्या यह है कि जैसे-जैसे आरएफ इनपुट पावर बढ़ती है, आउटपुट लाभ चरण में RF ओवरड्राइव होने की संभावना होती है। जब किसी भी लाभ चरण की संतृप्त उत्पादन शक्ति कतार में अगले एम्पलीफायर के पूर्ण अधिकतम इनपुट से अधिक हो जाती है, तो आरएफ ओवरड्राइव होगा। इसके अलावा, डिज़ाइन वीएसडब्ल्यूआर-संबंधित तरंगों के लिए प्रवण है, और छोटे आरएफ पैकेज में उच्च अप्रकाशित लाभ के कारण दोलन होने की संभावना है।
    RF ओवरड्राइव को रोकने के लिए, VSWR प्रभावों को समाप्त करें और दोलन के जोखिम को कम करें, शक्ति और लाभ को कम करने के लिए प्रत्येक लाभ चरण के बीच एक निश्चित एटेन्यूएटर जोड़ा जा सकता है। दोलनों को खत्म करने के लिए RF कवर पर RF अवशोषक की आवश्यकता हो सकती है। MMIC के रेटेड इनपुट पावर स्तर के नीचे प्रत्येक लाभ चरण की अधिकतम इनपुट शक्ति को कम करने के लिए पर्याप्त क्षीणन की आवश्यकता होती है। तापमान परिवर्तन और उपकरणों के बीच अंतर को समायोजित करने के लिए शीर्ष इनपुट पावर मार्जिन को समायोजित करने के लिए पर्याप्त क्षीणन को शामिल किया जाना चाहिए। चित्रा 2 दिखाता है कि आरएफ एम्पेन्यूएटर को सीमित एम्पलीफायर श्रृंखला में कहां की आवश्यकता है।

    चित्रा 2. आरएफ ओवरड्राइव सुधार ब्लॉक आरेख
    एडीआई के वाइडबैंड एम्पलीफायर को सीमित करने के लिए HMC7891 ऑपरेटिंग रेंज को 462BB तक पहुंचने की अनुमति देने के लिए चार HMC10 लाभ चरणों का उपयोग करता है। निरपेक्ष अधिकतम इनपुट शक्ति 15 dBm है। प्रत्येक लाभ चरण 18 dBm के अधिकतम आरएफ इनपुट को सहन कर सकता है। पिछले पैराग्राफ में उल्लिखित डिज़ाइन चरणों के बाद, दो लाभ चरणों के बीच एक एटेन्यूएटर जोड़ा गया है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि अधिकतम एम्पलीफायर इनपुट पावर स्तर 17 डीबीएम से अधिक न हो। चित्रा 3 प्रत्येक लाभ चरण के इनपुट पर अधिकतम शक्ति स्तर दिखाता है जब एक निश्चित एटेन्यूएटर को डिजाइन में जोड़ा जाता है।

    चित्रा 3. POUT और आवृत्ति, RF ओवरड्राइव सुधार के बीच संबंध का अनुकरण

    ऑपरेटिंग तापमान रेंज का विस्तार करने के लिए डिज़ाइन को थर्मामीटर से मुआवजा दिया जाता है। एम्पलीफायर अनुप्रयोगों को सीमित करने के लिए सामान्य थर्मल रेंज की आवश्यकता -40 डिग्री सेल्सियस से + 85 डिग्री सेल्सियस है। अनुभव के आधार पर, चार-स्तरीय एम्पलीफायर डिज़ाइन के लाभ परिवर्तन का अनुमान लगाने के लिए 0.01 dB / ° / स्तर के लाभ परिवर्तन सूत्र का उपयोग किया जा सकता है। तापमान कम होने और इसके विपरीत होने पर लाभ बढ़ता है। बेसलाइन के रूप में परिवेशी लाभ का उपयोग करते हुए, कुल लाभ 2.4 डीबी से 85 डिग्री सेल्सियस तक कम होने और 2.6 डीबी से -40 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ने की उम्मीद है।
    डिज़ाइन को स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति करने के लिए, एक वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध थर्मोपैड® तापमान चर एटेन्यूएटर को फिक्स्ड अटारी को बदलने के लिए डाला जा सकता है। चित्रा 4 एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ब्रॉडबैंड थर्मोपेड एटेन्यूएटर के परीक्षा परिणामों को दर्शाता है। थर्मापैड परीक्षण डेटा और अनुमानित लाभ परिवर्तनों के आधार पर, यह स्पष्ट है कि दो-थर्मापैड एटेन्यूएटर को चार चरण सीमित एम्पलीफायर डिजाइन की स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति करने की आवश्यकता है।

    चित्रा 4. तापमान पर थर्मोपेड नुकसान
    यह निर्णय लेना कि थर्मोपेड को कहाँ सम्मिलित किया जाए, यह एक महत्वपूर्ण निर्णय है। क्योंकि थर्मोपेड एटेन्यूएटर का नुकसान बढ़ेगा, विशेष रूप से कम तापमान की स्थिति में, एक उच्च सीमा आउटपुट पावर स्तर बनाए रखने के लिए आरएफ श्रृंखला के आउटपुट अंत के करीब घटकों को जोड़ने से बचने के लिए यह एक अच्छा अभ्यास है। थर्मोपेड के लिए आदर्श स्थान पहले तीन एम्पलीफायर चरणों के बीच है, जो कि चित्र 5 में हाइलाइट किया गया स्थान है।

    चित्रा 5. थर्मल मुआवजा ब्लॉक आरेख
    ADI के थर्मल मुआवजे HMC7891 छोटे सिग्नल प्रदर्शन का सिमुलेशन परिणाम चित्रा 6 में दिखाया गया है। आवृत्ति समीकरण से पहले, लाभ परिवर्तन अधिकतम 2.5 डीबी तक कम हो जाता है। यह is 1.5 डीबी लाभ परिवर्तन की आवश्यक सीमा के भीतर है।

    चित्रा 6. HMC7891 तापमान पर छोटे संकेत लाभ नकली
    आवृत्ति बराबर होना
    यह अधिकांश ब्रॉडबैंड एम्पलीफायरों में प्राकृतिक लाभ रोल-ऑफ के लिए क्षतिपूर्ति करता है। निष्क्रिय गाएस एमएमआईसी चिप्स सहित विभिन्न तुल्यकारक डिजाइन हैं। निष्क्रिय MMIC तुल्यकारक आकार में छोटे होते हैं और इनमें कोई DC और नियंत्रण संकेत आवश्यकताएं नहीं होती हैं, इसलिए वे एम्पलीफायर डिज़ाइन को सीमित करने के लिए बहुत उपयुक्त हैं। आवश्यक आवृत्ति तुल्यकारकों की संख्या सीमित एम्पलीफायर के चयनित लाभ और चयनित तुल्यकारक की प्रतिक्रिया पर निर्भर करती है। ट्रांसमिशन लाइन लॉस और कनेक्टर लॉस को ऑफसेट करने के लिए एक डिज़ाइन की सिफारिश आवृत्ति प्रतिक्रिया को थोड़ा कम करने के लिए है, साथ ही साथ पैकेज पैरासिटिक्स जो उच्च आवृत्तियों पर लाभ पर अधिक प्रभाव डालते हैं। चित्रा 7 कस्टम ADI GaAs आवृत्ति तुल्यकारक के परीक्षा परिणाम दिखाता है।

    चित्रा 7. मापा आवृत्ति तुल्यकारक नुकसान
    ADI के HMC7891 एम्पलीफायर को सीमित करने के लिए तीन आवृत्ति बराबरी की आवश्यकता होती है ताकि थर्मली क्षतिपूर्ति छोटे सिग्नल प्रतिक्रिया को सही किया जा सके। चित्रा 8 थर्मल मुआवजा और आवृत्ति समीकरण के बाद एचएमसी 7891 के सिमुलेशन परिणाम दिखाता है। यह तय करना कि इक्विलाइज़र को कहाँ सम्मिलित करना सफल डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है। किसी भी तुल्यकारक को जोड़ने से पहले, याद रखें कि एक आदर्श सीमित एम्पलीफायर को अत्यधिक संतृप्ति से बचने के लिए सभी लाभ चरणों के बीच अधिकतम एम्पलीफायर संपीड़न को समान रूप से वितरित करना चाहिए। दूसरे शब्दों में, सबसे खराब स्थिति में, प्रत्येक MMIC को समान रूप से संपीड़ित करना चाहिए।

    चित्रा 8. तापमान पर HMC7891 सिमुलेशन आवृत्ति समीकरण छोटे संकेत लाभ
    चित्र 5 में दिखाए गए वर्तमान डिजाइन चरण में, थर्मापैड एटेन्यूएटर के साथ श्रृंखला में जुड़े एक तुल्यकारक को डिवाइस के इनपुट पर जोड़ा जा सकता है ताकि डिवाइस के आउटपुट में निश्चित एटेन्यूएटर को प्रतिस्थापित किया जा सके। तुमने ऐसा क्यों किया? चार कारण
    1. सीमित एम्पलीफायर के इनपुट के लिए एक तुल्यकारक जोड़ने से पहले लाभ चरण की शक्ति कम हो जाएगी। इसलिए, स्तर 1 का संपीड़न कम हो गया है। गेन स्टेज कंप्रेशन में कमी डायनामिक रेंज को सीमित करने के बराबर है। इसके अलावा, इक्विलाइज़र के क्षीणन ढलान के कारण, आवृत्ति रेंज में सीमित गतिशील सीमा छितरी हुई है। आवृत्ति जितनी कम होगी, उतनी ही गतिशील सीमा कम होगी। गतिशील सीमा को कम करने के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, RF इनपुट शक्ति को बढ़ाना होगा। हालांकि, तुल्यकारक के ढलान के कारण, इनपुट पावर में असमान वृद्धि से एम्पलीफायर चरण के ओवरड्राइव का खतरा बढ़ जाएगा। डिवाइस के इनपुट में एक तुल्यकारक जोड़ना संभव है, लेकिन यह आदर्श स्थान नहीं है।
    2. थर्मोपैड के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ एक तुल्यकारक जोड़ना बाद के एम्पलीफायरों के संपीड़न को कम करेगा। इसका परिणाम लाभ के चरणों के बीच एम्पलीफायर संपीड़न का असमान वितरण होगा, जिससे समग्र सीमा सीमित हो जाएगी। थर्मोपैड एटेन्यूएटर के साथ श्रृंखला में तुल्यकारक को जोड़ने की अनुशंसा नहीं की जाती है।
    3. निर्धारित एटेन्यूएटर्स के बजाय एक या अधिक बराबरी का उपयोग करना केवल आउटपुट स्टेज एम्पलीफायर के संपीड़न स्तर को बदल देगा। इस भिन्नता को कम करने के लिए और RF ओवरड्राइव से बचने के लिए, इक्विज़र लॉस सिस्टम से निकाले गए निश्चित क्षीणन मान के लगभग बराबर होना चाहिए। इसके अलावा, जैसा कि ऊपर बताया गया है, लाभ चरण से पहले एक तुल्यकारक जोड़ने से सीमित गतिशील सीमा और आवृत्ति का फैलाव होगा। इस प्रभाव को कम करने के लिए, संभव के रूप में कुछ बराबरी का स्थान लें।
    4. इक्विलाइज़र को डिवाइस के आउटपुट में जोड़ा जा सकता है। आउटपुट समीकरण उत्पादन शक्ति को कम करेगा, लेकिन गतिशील रेंज फैलाव को सीमित नहीं करेगा। आउटपुट समीकरण थोड़ा सकारात्मक आउटपुट पावर ढलान का उत्पादन करता है, लेकिन यह ढलान उच्च-आवृत्ति पैकेजिंग और कनेक्टर घाटे से ऑफसेट है।
    समाप्त चार-चरण सीमित एम्पलीफायर लेआउट चित्र 9 में दिखाया गया है।

    चित्रा 9. आवृत्ति समीकरण के ब्लॉक आरेख
    चित्रा 10 ADI HMC7891 की आउटपुट पावर और तापमान सिमुलेशन परिणाम दिखाता है। अंतिम डिजाइन ने 40 डीबी की एक सीमित गतिशील सीमा हासिल की। सभी ऑपरेटिंग परिस्थितियों में, सिम्युलेटेड सबसे खराब स्थिति आउटपुट पावर परिवर्तन 3 डीबी था।

    चित्रा 10. एचएमसी 7891 के नकली पीएसएटी और तापमान सीमा के भीतर आवृत्ति के बीच संबंध

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