RF amplifiers: gain budget, linearity and thermal design

Scegliere la famiglia dell'amplificatore RF in base alla funzione dello stadio nella catena, non al valore massimo di guadagno o potenza. Definire piani di riferimento e banda completa, quindi escludere le famiglie che non rispettano rumore, linearità, uscita, controllo, alimentazione, meccanica o termica.

Ordine decisionale:

1. LNA: ingresso ricevitore quando dominano sensibilità e cifra di rumore cascata; verificare blocker, sopravvivenza ingresso e stabilità.
2. Gain block: guadagno fisso e integrazione larga banda 50 Ω con requisiti moderati.
3. Driver: livello definito per lo stadio successivo; confrontare P1dB/OIP3, piattezza, stabilità e ingresso massimo.
4. Amplificatore di potenza: uscita RF finale; definire media/picco, forma d'onda, back-off, efficienza, raffreddamento, disadattamento e protezione.
5. VGA: controllo di livello; verificare intervallo, legge, assestamento e linearità a ogni stato.

Non confrontare valori tipici misurati in condizioni diverse. Frequenza, bias, temperatura, carico, forma d'onda e piano di misura devono accompagnare i parametri. Senza dati a banda completa, comportamento all'ingresso massimo, interfaccia termica e criteri di accettazione, la scelta resta non validata.

Per la RFQ: bande, ingresso min/max, guadagno e piattezza, potenza media/picco, PAPR ed EVM/ACPR/IMD, modalità e duty cycle, VSWR, alimentazione/controllo, temperatura base, raffreddamento, formato, quantità e qualifica.

Gli amplificatori CW e impulsivi non si selezionano con un unico valore di potenza. Il CW dipende da uscita sostenuta, ingresso DC, percorso termico e stabilità. L'impulso aggiunge tensione/corrente di picco, durata, PRF, duty, fronti, droop, recupero e protezione.

• CW: verificare la potenza nominale a frequenza, temperatura base/ambiente e raffreddamento definiti fino all'equilibrio termico.
• Impulso: misurare l'intero inviluppo e registrare durata, PRF, duty, temporizzazione, droop e recupero.
• Modulato: aggiungere banda, PAPR ed EVM/ACPR o maschera spettrale.
• Disadattamento: specificare VSWR, fase, durata e reazione di protezione consentita.

Esempio: 100 W CW con efficienza DC-RF ipotizzata al 40% richiedono circa 250 W DC e circa 150 W da dissipare. Un impulso da 1 kW al 10% fornisce ancora 100 W RF medi, ma alimentatore, transistor e rete di adattamento subiscono il picco da 1 kW e cicli termici.

Scartare una potenza priva di forma d'onda, frequenza, temperatura, raffreddamento, condizioni d'impulso e piano di misura. La RFQ deve includere media/picco, durata, PRF, duty, modulazione/PAPR, linearità, burst, VSWR, transitori di alimentazione, interfaccia termica e prova di accettazione.