高速信号链和宽带通信应用的射频放大器分析

电子发烧友网报道(文字/李宁远)在发射机的前电路中，调制振荡电路产生的射频信号功率很低，需要经过一系列的放大才能获得足够的射频功率，然后再送到天线进行辐射。为了获得足够的射频输出功率，需要使用射频放大器，射频放大器已经成为无线发射机的重要组成部分。

随着5G时代的到来，MM已经成为基站产品的主流，单通道输出功率不高。目前对功率放大器的需求是小型化、集成化和高宽带化。目前分离方案的小型化已经极端化，集成化方向也是大势所趋。射频放大器的主要技术指标是频率范围、增益、噪声系数和回波损耗。除了时代潮流之外，目前市场对射频放大器的选择主要集中在宽频带、线性OIP3性能和噪声系数上。

全差分放大器

射频全差分放大器作为放大器的一个细分产品，可以替代射频信号链中的无源平衡-不平衡变压器和增益级，具有高宽带、优良的线性度和噪声性能。

LMH5401-SP是ti抗辐射加固保障(RHA)的6.5GHz超宽带全差分放大器。

(LMH5401-SP，TI)

LMH5401-SP是一款高性能抗辐射差分放大器，针对射频、中频或高速DC耦合时域应用进行了优化。当器件在SE-DE或差分对差分(DE-DE)模式下工作时，会产生非常低的二阶和三阶失真。该放大器针对SE-DE和DE-DE系统进行了优化，具有极高的可用带宽，从DC到2GHz。LMH5401-SP广泛应用于测试测量、宽带通信和高速数据采集，用于信号链中的SE-DE转换，无需外接平衡-不平衡变压器。

LMH5401-SP可选电源范围为3.3V至5V，可根据应用需求支持双电源供电。掉电功能也可以节能。只有当设备由5V电源供电并实现300mW的超低功耗时，才能达到这一性能水平。值得一提的是，该系列采用TI先进的互补BiCMOS工艺，节省了大量空间。

与TI的思路不同，ADI的目标是通过差分输入输出架构更好地抑制高频PSRR和CMRR。差分输入和输出还可以通过降低模数转换器接收的总谐波失真来改善系统。

ADL5580是ADI公司最新的全差分放大器，电压增益为10 dB，针对从DC到10.0 GHz的应用进行了优化。

(ADL5580、ADI)

在宽频率范围内，该系列可以提供2.24 nV/Hz(1000 MhZ)的低输入噪声频谱密度，并优化失真。ADL5580通过使用两个外部串联电阻，将差分输入的10 dB增益选择更改为较低的增益值。工艺采用SiGe，采用4mm4mm 20端栅阵列封装。

可变增益放大器

可变增益放大器是一种具有较大动态范围的宽带宽增益放大器。其线性度和噪声性能优于普通射频放大器，广泛应用于高速信号链和数据采集系统。

以TI的LMH2832为例，作为一款高线性度双通道数字可变增益放大器，其高带宽、低失真、低噪声的特点非常适合作为双通道14位模数转换器的驱动器。LMH2832包括一个固定增益模块和一个可变衰减器，总增益为30dB，最大衰减为39dB。增益范围为-9dB至30dB，增益步长为1dB，增益精度为0.2dB.通过分别使用1:3或133602比率巴伦，输入阻抗可以轻松匹配50 或75 系统。

与典型放大器一样，射频放大器可以根据具体应用放大宽带宽或窄带宽的信号。宽带射频放大器得益于良好的增益平坦度性能，尤其是在测试高速信号链和宽带通信协议时。

上面提到的LMH2832是一个数字控制的射频放大器，这里选择一个模拟控制的射频放大器进行类比。

(ADRF6521，ADI)

ADI公司的ADRF6521具有双通道、全差分、低噪声和低失真特性。它在增益范围内有很高的无杂散动态范围，非常适合星座密集、多载波、邻区干扰的通信系统。

这个模拟控制的射频放大器有21个。

dB增益范围，典型电压增益为18 dB。差分输入阻抗为100 Ω，差分输出阻抗为16 Ω。±1 dB增益平坦度带宽为2.5 GHz。输出缓冲器能够在低频至1 GHz范围内针对二阶和三阶交调失真以及二次和三次谐波失真将1.5 V p-p摆动至100 Ω负载（》55 dBc）。

ADRF6521采用+5 V单电源或各种双电源灵活供电，完全禁用时，功耗极低，仅为25 mA。工艺上采用先进的硅-锗BiCMOS。从以上其性能参数不难看出，在点到点及点到多点无线电应用领域，或是基带IQ接收器，以及分集接收器上，该射频放大器都有相当的优势。

小结

当今更高的数据传输速率推动了对更高无线电信噪比的需求，这也意味着对射频放大器而言更高线性度射频组件需求。不仅在材料上各厂商开始寻找新替代品，在线性化技术上也通过增加采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真，也正因为如此，射频领域虽然备受关注，由于技术水平较高，目前仍处于专利壁垒过大的竞争局面。