RF amplifiers: gain budget, linearity and thermal design

RFアンプのファミリーは、最大利得や最大出力ではなく、信号チェーン内で担う役割から選定します。入出力の基準面と全動作帯域を定義し、雑音、直線性、出力、制御、電源、機構、熱条件を満たさないファミリーを先に除外します。

判断順序：

1. LNA：受信感度とカスケード雑音指数が支配的な受信入力。ブロッカー耐性、入力耐圧、安定性も確認します。
2. ゲインブロック：固定利得と広帯域50 Ω接続が必要で、雑音・出力要求が中程度の段間用途。
3. ドライバアンプ：後段へ規定の駆動レベルを与える用途。P1dB/OIP3、利得平坦度、安定性、最大入力を比較します。
4. パワーアンプ：最終RF出力用。平均/ピーク出力、波形、バックオフ、効率、放熱、負荷不整合、保護を定義します。
5. VGA：レベル制御用。利得範囲、制御則、整定時間、各利得状態の直線性を確認します。

異なる測定条件の代表値は比較できません。周波数、バイアス、温度、負荷、波形、基準面をそろえます。全帯域データ、最大入力時の挙動、実装熱境界、量産受入基準がない候補は保留します。

RFQに必要な情報：動作/ガード帯域、入力最小/最大、利得と平坦度、平均/ピーク出力、PAPRとEVM/ACPR/IMD、CW/パルス/変調、VSWR、電源/制御、ベースプレート温度、冷却、外形、数量、認定試験。

CWアンプとパルスアンプは、同じ出力電力の数値だけでは選定できません。CWは連続RF出力、DC入力、熱経路、長時間安定性で制限されます。パルスではさらにピーク電圧/電流、幅、PRF、デューティ、立上り/立下り、ドループ、回復、保護を規定します。

• CW：規定周波数、周囲/ベースプレート温度、冷却条件で熱平衡まで運転し、連続定格を確認します。
• パルス：パルス中央だけでなく全包絡を測定し、幅、PRF、デューティ、ゲート、ドループ、回復を記録します。
• 変調：帯域、PAPR、EVM/ACPRまたはスペクトルマスクを追加します。
• 不整合：VSWR、位相、継続時間、許容される保護動作を定義します。

例：DC-RF効率を40%と仮定した100 W CWでは約250 W DCが必要で、約150 Wを熱として除去します。1 kWピーク、10%デューティも平均RFは100 Wですが、電源、トランジスタ、整合回路は1 kWピークと温度サイクルを受けるため同等ではありません。

波形、周波数、温度、冷却、パルス条件、測定基準面がない定格は採用しません。RFQには平均/ピーク、幅、PRF、デューティ、変調/PAPR、直線性、バースト、VSWR、電源過渡、冷却面、受入試験を記載します。