無(wú)線(xiàn)電這個(gè)術(shù)語(yǔ)現在意味著(zhù)比過(guò)去更多。早期的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機只不過(guò)是振蕩器，它只是通過(guò)幅度，頻率或相位將信號信息調制到載波上。設計并使用了簡(jiǎn)單的單芯片或晶體管發(fā)射器和接收器，功率晶體管可以提供足夠的功率以滿(mǎn)足大多數需求。今天，普通人普遍使用多個(gè)RF收發(fā)器的個(gè)人移動(dòng)設備是司空見(jiàn)慣的。
這些現代無(wú)線(xiàn)電具有很高的性能和可靠性。我們的無(wú)線(xiàn)鏈接必須工作以及有線(xiàn)鏈接。這意味著(zhù)在我們的接收信號被仔細檢查和解碼的同時(shí)，許多在后臺運行的子系統需要擺動(dòng)。隨著(zhù)數字時(shí)代的到來(lái)，甚至模擬信號也以數字形式處理。數字系統，尤其是密集且具有多個(gè)時(shí)鐘的數字系統，可能會(huì )產(chǎn)生噪聲，增加高功率發(fā)射器也會(huì )降低對接收信號的敏感度。
其他要求，如跳頻，擴頻，協(xié)議前導碼，CRC，ECC，ACK/NOACK，僅舉幾例，使簡(jiǎn)單的晶體管RF鏈路過(guò)時(shí)。因此，RF鏈路需要比以往更復雜的芯片。對于工程師來(lái)說(shuō)，就像背著(zhù)沉重的石頭一樣，每一代都會(huì )越來(lái)越重，因為增加了復雜性。
設計過(guò)程也經(jīng)歷了復雜程度的提高。多個(gè)地平面需要收斂。數字地平面可能充滿(mǎn)開(kāi)關(guān)噪聲。模擬地平面應盡可能安靜，因此傳感器可以將可靠的電平傳遞到數據采集系統的敏感A/D級。 RF接地平面還應策略性地保護低電平無(wú)線(xiàn)電信號，同時(shí)保持一致的傳輸線(xiàn)阻抗。這在分層電源和地平面設計以及布局電路板時(shí)的功能劃分方面提出了更多的思考。
本文介紹了可以從現代高端無(wú)線(xiàn)電芯片中獲取預先形成的復雜RF信號的離散RF增益模塊階段并提升水平以實(shí)現更高的范圍和可靠性。此外，雖然特定頻段和協(xié)議的功率輸出水平確實(shí)由政府機構決定，但如果我們想要充分利用我們允許傳輸的功率電平，增益模塊可以實(shí)現這一點(diǎn)。
增益塊的優(yōu)點(diǎn)
現代數字無(wú)線(xiàn)電允許使用的增加的發(fā)射功率量是一種混合的祝福。由于采用擴頻技術(shù)，與10 mW的發(fā)射功率相比，無(wú)線(xiàn)電可以發(fā)射高達1.5 W的發(fā)射功率，而較舊的窄帶AM和FM發(fā)射機是允許的。這有利于增加范圍和信號接收可靠性，但增加了對設計的更多功率要求，以及另一個(gè)可能噪聲源由于對低電平信號的敏感性和不斷增長(cháng)的功能集成，只有太多功率復雜的無(wú)線(xiàn)電SoC可以處理。逆平方功率定律表明將天線(xiàn)移動(dòng)到安靜點(diǎn)可以降低數字系統的噪聲，從而優(yōu)化接收效果。因此，RF開(kāi)關(guān)（參見(jiàn)TechZone文章RF開(kāi)關(guān)增加靈活性）可以是用于將無(wú)線(xiàn)電信號從嘈雜的SoC引導到更優(yōu)化的位置，并允許使用多個(gè)天線(xiàn)（圖1）。對于傳輸信號，增益天線(xiàn)可以增加范圍和功率輸出，但增益模塊可以將原始RF用于傳輸，并將其提升到更高的水平，以達到其符合標準所允許的最大功率。
實(shí)現無(wú)線(xiàn)電傳輸范圍和可靠性的RF增益模塊介紹圖1：RF開(kāi)關(guān)可以允許多個(gè)天線(xiàn)，以提高接收靈敏度和三角測量，以及更好的發(fā)射輻射模式。地平面的戰略分離有助于保持模擬和射頻部分的安靜。注意模擬和數字地平面在微型AVss引腳上連接在一起。
將更高功率的發(fā)射器移動(dòng)到電路板上的遠程或外圍位置有許多優(yōu)點(diǎn)。差分信號可以通過(guò)電路板將低電平無(wú)線(xiàn)電信號干凈地傳遞到邊緣安裝的PC板天線(xiàn)，外部天線(xiàn)連接器或兩者。外圍是用于傳輸（和接收）信號的暢通路徑的最佳鏡頭，并且在選擇外殼材料時(shí)允許更多控制，以便不會(huì )削弱性能。此外，冗余天線(xiàn)可用于改善發(fā)射覆蓋范圍，以及在多個(gè)平面上接收靈敏度。
各種應用的設計可利用增益模塊，包括GSM，蜂窩，本地多點(diǎn)分配服務(wù)（LMDS） ），多通道多點(diǎn)分配服務(wù)（MMDS），CATV等。
已經(jīng)出現了增益塊，以解決通用和頻段特定的需求。在這兩種情況下，它們都采用低電平RF信號，并為具有非常特定特性的天線(xiàn)提供功率增益。一些制造商（如ADI公司）制造了一系列針對特定設計以及通用和寬帶應用的增益模塊。
ADI公司AD8353ACPZ-REEL7是一款基本輸入/輸出兩級反饋放大器，結構緊湊8-VFDFN封裝，帶有裸露焊盤(pán)。它針對蜂窩，LMDS和MMDS設計。良好的1 MHz至2.7 GHz，它是一個(gè)相當寬的放大器，能夠運行標準的3或5 V電源，并提供固定的20 dB增益。其緊湊的尺寸和簡(jiǎn)單的“直通”布局使其可以輕松放置在自己的地平面上（圖2）。
實(shí)現無(wú)線(xiàn)電傳輸范圍和可靠性的RF增益模塊介紹圖2：無(wú)源元件可用于在單端或差分配置中將單端輸出耦合到天線(xiàn)。另一個(gè)類(lèi)似的例子是Analog Devices ADL5530ACPZ-R7，它支持CDMA2000，W-CDMA，GSM和細胞。仔細觀(guān)察，您會(huì )發(fā)現它從0 Hz到1 GHz都很好，非常適合928 MHz ISM頻段設計，以及醫療植入物，工業(yè)控制等的低頻段。更高頻率仍然合理寬帶ADL5542ACPZ-R7可處理50 MHz至6 GHz，并針對蜂窩和CATV設計。
ADI公司推出的新型ADL5610，ADL5611，ADL5544和ADL5545器件將寬頻率范圍擴展至30在保持高頻6 GHz高端的同時(shí)達到MHz。它們的增益水平不同，都采用非常緊湊的SOT89-3封裝。
Avago Technologies還生產(chǎn)一種帶有MGA-30689-TR1G扁平增益高線(xiàn)性度SOT-89器件的RF增益模塊芯片。它的工作頻率范圍為40 MHz至3 GHz，它包含了所有當前的2.4 GHz協(xié)議和標準，并采用了直通布局（圖3）。它需要一個(gè)5 V單電源，在40 MHz至2.6 GHz范圍內具有平坦的14 dB（±0.5 dB）增益響應。
實(shí)現無(wú)線(xiàn)電傳輸范圍和可靠性的RF增益模塊介紹圖3：SOT封裝也適用于良好的直通放大，與裸露焊盤(pán)VFDFN封裝一樣，提供與地平面的牢固連接。
Hittite也在這個(gè)舞臺上播放并提供一些感興趣的部分。例如，可比較的SOT-89寬帶HMC311ST89E，從0 Hz到6 GHz都很好。其50Ω增益級可級聯(lián)，以實(shí)現非標準調節設計的更高輸出電平。如果使用達林頓輸出對提供16 dB增益，與其他技術(shù)相比可顯著(zhù)降低電流消耗。
Hittite還提供2 x 2 mm的超高頻率（0至10 GHz）增益模塊GaAs pHEMT HMC788LP2E增益阻滯級。該器件還具有50Ω阻抗的級聯(lián)功能，可直接驅動(dòng)單平衡或雙平衡混頻器的本地振蕩器端口，輸出功率高達20 dBm。它還采用5 V電源和達林頓反饋對，在溫度范圍內具有出色的增益穩定性。
Hittite的增益模塊評估板，標記為119394-HMC636ST89，可以使用直通外部連接器演示器件的性能（圖4） ）。
實(shí)現無(wú)線(xiàn)電傳輸范圍和可靠性的RF增益模塊介紹圖4：RF增益塊評估單元演示了“理想的”地平面使用情況，以及使用外部連接器直接連接到天線(xiàn)或阻抗控制布線(xiàn)到目標的直通架構設計。這簡(jiǎn)化了原型設計和測試。
在接收端
有趣的是，增益塊不僅用于發(fā)送器級，還可用于與接收鏈相關(guān)的目的。一個(gè)很好的例子是Linear Tech LTC6430BIUF-15PBF。該部分調節原始接收數據并針對超高速差分A/D轉換器級進(jìn)行優(yōu)化（圖5）。軟件定義無(wú)線(xiàn)電（SDR）和直接DSP類(lèi)型的解調方案（如正交頻分復用（OFDM））的理想選擇，該器件采用24引腳QFN封裝，可直接耦合到外部A/D或微控制器的高性能A/D級。請注意，4 x 4 mm尺寸仍然相當小，可用于手持式和便攜式設備（但功耗為800 mW）。
實(shí)現無(wú)線(xiàn)電傳輸范圍和可靠性的RF增益模塊介紹圖5：RF增益模塊對于接收部分，用于放大和調節低電平接收信號為全擺幅差分信號對，用于基于DSP解調的直接高速差分A/D轉換器。
總之，本文討論了為什么增益塊是一項了解的好技術(shù)，并向您展示如何利用可用部件來(lái)實(shí)現最大傳輸范圍，同時(shí)保持接收靈敏度。正如我們已經(jīng)注意到的那樣，RF增益模塊進(jìn)一步為工程師提供了更大的靈活性和自由度，可用于布置可容納您設計的物理PC板。
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