7 Tipps, die Sie über das Design des rauscharmen Verstärkers FR

wissen müssen

Das aufregende neue RF-Frontend Design von Hochleistungs-Hochfrequenz (HF)-Transceivern gewährleistet die beste überzeugende Technologie. Wenn Sie planen, es nur durch Erhöhen der Transistorbreite oder der Versorgungsspannung zu verbessern, werden im Allgemeinen Designprobleme auftreten. Möglicherweise benötigen Sie eine größere Leiterplattengröße, und der Stromverbrauch steigt. In diesem Artikel stellen wir Tipps für den konstruktiven Aufbau eines rauscharmen Verstärkers vor (LNA) für HF-Empfänger/Transceiver.

Wir helfen Ihnen bei der Herstellung von LNA-Leiterplatten, die bei geringem Stromverbrauch maximale Leistung erbringen.

Entwerfen Sie eine rauscharme Verstärkerschaltung mit niedriger Rauschzahl

Es wäre hilfreich, wenn Sie sich innovative rauscharme Verstärkerschaltpläne einfallen ließen, um den Leistungs- und Spannungsverbrauch zu verringern. Ein rauscharmer Verstärker verstärkt die Signalleistung der Antenne und sorgt gleichzeitig dafür, dass das Rauschen geringer ist. Es würde genug Verstärkung liefern, um das Rauschen der nächsten Stufen zu überwinden.

Im Allgemeinen hat ein LNA-Schema Eingangs- und Ausgangsimpedanzanpassungsblöcke mit einem Verstärkungsblock dazwischen. Sie sollten sicherstellen, dass Sie die Verstärkungsbeschränkungen Ihres HF-Frontends überprüfen und dann die Rauschzahl entsprechend minimieren. Beispielsweise kann es eine Einschränkung geben, dass die maximal erreichbare Verstärkung 20 dB bei einer Funkfrequenz von 2,4 GHz beträgt.

Wir empfehlen Ihnen, einen linearen Rauschverstärker mit Induktivitäten zu entwerfen. Sie sind reaktiv und verursachen daher kein Rauschen in Ihrer Leiterplatte. Es ist eine Tatsache, dass die LC-Resonanz immer das Rauschverhalten und die Verstärkung von LNA verbessert.

Rauschzahl berechnen und Leistungsmetriken gewinnen

Wir haben Ihnen gerade gesagt, dass Sie die Rauschzahl von PCB niedrig halten sollen. Aber wie können Sie sicherstellen, dass es niedrig ist? Sie müssen eine Formel ableiten und dann eine Analyse durchführen. In der Regel erhalten Sie eine Rauschzahl und Leistungsmetriken, um Ihre LNA-PCB-Aktivität zu überprüfen.

Normalerweise können Sie die Verstärkung jeder LNA-Schaltung berechnen, indem Sie eine Formel ableiten, die die Lastimpedanz und die effektive Transkonduktanz der Transistoren enthält. Für die Rauschzahl können Sie die folgende allgemeine Formel zur Analyse verwenden:

Verwenden Sie die mehrschichtige Low Noise Amplifier PCB.

Es ist wichtig zu beachten, dass die rauscharme Verstärkerplatine bei Hochfrequenz arbeiten würde. Wenn Sie also ein 4-lagiges PCB-Layout entwerfen, behält es eine konstante Masseebene bei. Es wird ferner eine verteilte HF-Entkopplung eines Gleichstromleistungsbereichs zwischen zwei Hauptgrundebenenschichten ermöglichen.

Das PCB-Layout eines rauscharmen Verstärkerschaltplans erfordert einen gemeinsamen HF-Referenzpunkt. Es ist ein HF-Erdungspunkt für alle HF-Signale von einem Eingangs- oder Ausgangsport. Indem Sie eine gemeinsame Masse hinzufügen, stellen Sie sicher, dass alle Punkte auf dem gleichen Potential liegen.

In einem 4-Layer-PCB-Design können Sie eine Leistungsebene, zwei Masseebenen und eine Leiterbahnebene festlegen. Außerdem wäre es hilfreich, wenn Sie die Form und Breite der Kupferbahnen angemessen gestalten würden. Es verringert die verteilte Induktivität, Kapazität und den Widerstand in der rauscharmen Verstärkerschaltung.

Eine 4-Lagen-Leiterplatte ermöglicht es Ihnen auch, eine überschaubare Größe einer Mikrostreifenleitung zu erhalten. Eine Mikrostreifenleitung ist ein hochleitfähiger metallischer Läufer auf einer Leiterplatte im HF-Bereich. Sie können sich an den Leiterplattenhersteller wenden, um Parameter wie Dielektrizitätskonstante, Kupfergewichte, Materialdaten, Kerndicke und Standardlagenaufbau zu berechnen. Mit diesen Informationen können Sie die Mikrostreifenleitung mühelos an den erforderlichen Impedanzwert anpassen. Schließlich wäre es hilfreich, wenn Sie Leiterbahnen mit vollständiger Vorspannung entwerfen würden, um den Pfadwiderstand zu verringern.

Verwenden Sie oberflächenmontierte Geräte in rauscharmen Verstärker-Leiterplatten

Surface-Mount-Technologie ist eine Methode, bei der Sie die elektrischen Komponenten direkt auf einer Leiterplatte montieren. Wenn Sie oberflächenmontierte Geräte verwenden, erhalten Sie kürzere Kupferbahnen und kleinere PCB-Größen für Rauschverstärker. Und in einer HF-Schaltung werden parasitäre Widerstände und Kapazitäten reduziert.

Außerdem wäre es hilfreich, wenn Sie die Verbindungen zwischen oberflächenmontierten Komponenten und Masse kurz halten würden. Es soll die Impedanz verringern. Sie können dies auch tun, indem Sie zwei oder drei parallele Durchkontaktierungen auf der Grundebene entwerfen.

Ein weiterer kritischer Punkt ist die Definition des Testtemperaturbereichs Ihrer rauscharmen Verstärkerschaltung. Ihre oberflächenmontierten Komponenten müssen in diesem Temperaturbereich funktionieren können. Außerdem können Sie Bananenbuchsen für Vorspannungs-, Masse- und Stromversorgungsanschlüsse verwenden. Um die HF-Konnektivität zu erhalten, können Sie SMA-Anschlüsse in Ihrer rauscharmen Verstärkerplatine verwenden. Sie sind nicht nur klein, sondern bieten auch einen großen Frequenzbereich und hohe Zuverlässigkeit.

Rauscharmer Verstärker – Wählen Sie ein geeignetes PCB-Material für die rauscharme Verstärkerschaltung aus

Ein akzeptables PCB-Material kann beim Design Ihres rauscharmen Verstärkers helfen. Es wird das Wärmeniveau auf Verstärkerbeschränkungen wie Rauschzahl und Verstärkung abschwächen. Insgesamt kann die PCB-Auswahl einen wesentlichen Beitrag zum ultimativen Leistungsniveau Ihres LNA-Designs leisten.

Es wäre hilfreich, wenn Sie verschiedene PCB-Materialeigenschaften als Designkandidaten für einen rauscharmen Verstärker berücksichtigen würden. Diese Parameter umfassen den Verlustfaktor (Df), die Dielektrizitätskonstante (DK oder εr), die Wärmeleitfähigkeit, den Temperaturkoeffizienten von Dk und die Substratdickentoleranz.

Beispielsweise sollten Sie den Dk des PCB-Materials im gesamten Material streng regulieren, um eine starre Impedanzanpassung zu erreichen. Es wäre hilfreich, wenn Sie häufig die Rauschzahlen des Verstärkers niedrig halten müssten. Darüber hinaus beeinflusst auch der Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstante (Tc Dk) diese Rauschzahlen und Impedanzanpassungsnetzwerke.

Rauscharmer Verstärker – Gestalten Sie Ihre Leiterplatte gemäß den Anforderungen von Hochfrequenzsignalen

Denken Sie immer daran, dass Sie es in Ihrer kleinen Rauschverstärkerschaltung mit hochfrequenten Signalen zu tun haben. Die Platine arbeitet im Hochfrequenzbereich, daher müssen Sie sie entsprechend gestalten. Wie wir bereits besprochen haben, ist es notwendig, eine mehrschichtige Platine zu verwenden, um Interferenzen zu reduzieren. Das Rauschen einer vierlagigen Platte ist um 20 dB geringer als bei einer zweischichtigen Platte aus dem gleichen Material. Gleichzeitig wird aber auch befürchtet, dass die Herstellung komplizierter wird. Die Kosten wären höher, und Sie würden das Fachwissen benötigen, um das PCB-Layout zu entwerfen.

Die HF-Signale in der rauscharmen Verstärkerschaltung dürfen beim Verdrahten keine Schleife bilden. Wenn Sie es nicht vermeiden können, können Sie es so klein wie möglich halten. Achten Sie auch auf das Übersprechen, das in geringem Abstand zu parallelen Signalleitungen entstehen kann. Übersprechen ist das unerwünschte Rauschsignal unter HF-Signalen aufgrund der Interferenz nahegelegener elektromagnetischer Felder.

Es gibt verschiedene Methoden, um Übersprechen zu vermeiden. Sie können versuchen, die parallelen Linien in einer Schicht senkrecht und die verschiedenen Schichten zu verbinden. Außerdem sollten Sie in Ihrem rauscharmen Verstärkerdesign eine geringere Anzahl von Durchkontaktierungen verwenden. Es erhöht die Geschwindigkeit und verringert Datenfehler. Schließlich halten Sie bitte die Drähte zwischen den Stiften kürzer. Es soll eine Kopplung mit den Komponenten aufgrund längerer HF-Signalleitungen vermeiden.

Erreichen Sie eine starre Impedanzanpassungsschaltung Ihres rauscharmen Verstärkers

Es wäre hilfreich, wenn Sie versuchen würden, eine starre Impedanzanpassungsschaltung für Ihren rauscharmen Verstärker zu erhalten. Es sorgt für eine optimale Rauschleistung, Filterung und sorgt für Eingangs- und Ausgangsstabilität. Passive Elemente wie Widerstände, Streifenleitungen, Kondensatoren und Induktivitäten bilden die Anpassungsschaltung.

Die PCB-Materialtoleranzen wie Kupferdicke und Leiterbreitentoleranzen beeinflussen diese Schaltung. Wenn es Probleme im Zusammenhang mit der Schaltungsherstellung gibt, wirkt sich dies auch auf Ihre Impedanzanpassungsschaltungen aus. Die Größe dieser Toleranzen hängt von der spezifischen Konstruktion des LNA-Systems ab.

Beispielsweise hat die Kupferdickentoleranz einen größeren Einfluss auf Kopplungsstrukturen wie koplanare Schaltungen.

Andererseits geht es um den Einfluss auf die Leiterbahnbreite und -dicke des Substrats. Dünnere Kanäle zeigen eine signifikantere Impedanzanpassung als dickere Bahnen für eine Erhöhung der Leiterbreite.

DK-Toleranz ist ein weiterer Parameter für PCB, der Ihre in LNA-Designs erforderlichen Impedanzanpassungsnetzwerke beeinflussen kann.

Zusammenfassung

Dies sind also einige Tipps, die Sie befolgen können, um Ihre rauscharme Verstärkerschaltung richtig zu entwerfen. Sie benötigen die richtigen Impedanzanpassungsnetzwerke, PCB-Material, PCB-Schichten, Bias-Schaltungen, Rauschzahl und Verstärkung. Sie können ein qualitativ hochwertiges Design sicherstellen, indem Sie Ihre rauscharme Verstärkerplatine gemäß den Anforderungen an HF-Frequenzsignale entwerfen.

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