Buscar en múltiples listas de proveedores para identificar componentes fundamentales de la cadena de señales puede ser una tarea compleja y lenta. Con independencia del enorme número de componentes y configuraciones de dispositivos disponibles, elegir un componente de la cadena de señales tampoco depende solamente de algunas características de rendimiento notables.
Casi nunca es conveniente recopilar o crear modelos para cada componente que se está evaluando para su uso. Es posible simplificar el desarrollo y la optimización de la cadena de señales con herramientas de diseño racionalizadas y recurriendo a proveedores que pueden proporcionar los principales componentes de funciones RF, analógicas y digitales. Por ejemplo, se puede usar ADIsimRF de Analog Devices para calibrar el impacto de la cadena de señales de diversos componentes, desde convertidores analógicos a digitales (ADC) y convertidores digitales a analógicos (DAC) de dominio de señales mixtas hasta componentes de RF y microondas.
Los dispositivos más recientes de RF y microondas combinan una matriz cada vez más compleja de electrónica multidominio, y exigen una lista de materiales (BOM) eficiente y compacta para lanzar al mercado productos competitivos en cuanto a costo. Buscar y coordinar con diversos proveedores de componentes de la cadena de señales RF, analógicas y digitales, normalmente empleados en los dispositivos RF más recientes, puede exigir una inversión considerable de recursos de ingeniería.
Muchos ingenieros solo están familiarizados con un dominio específico. Lamentablemente, a menudo es necesario el tiempo dedicado de un ingeniero de sistemas familiarizado con los requisitos de cada dominio y complejas herramientas de simulación para garantizar que el diseño cumpla los plazos. Sin embargo, el abastecimiento inteligente de un proveedor que suministra una diversa gama de soluciones, una amplia base de conocimientos de cadenas de señales y ejemplos de circuitos, y herramientas de simulación racionalizadas podría hacer posible la facilidad de diseño y el rápido desarrollo de prototipos con ciclos de diseño más cortos.
Las herramientas de diseño racionalizadas hacen posible obtener datos rápidos y acortan los ciclos de diseño
Hay muchas herramientas de simulación y diseño disponibles, pero muchas de ellas están fabricadas para un dominio específico o requieren un aprendizaje intensivo así como complejos requisitos de configuración. Cuando decidir entre un componente y otro se basa en el impacto de los componentes en la potencia, el nivel de ruido, la linealidad u otros parámetros de la cadena de señales, los ingenieros de sistemas a menudo usan hojas de cálculo que elaboran a partir de la información de hojas de datos que introducen manualmente. Este proceso generalmente es lento y proclive a dar error. Analog Devices Inc. recientemente actualizó su software gratuito ADIsimRF de simulación y síntesis de diseño, que combina una amplia biblioteca de modelos de dispositivos incrustados con la capacidad de generar rápidamente datos y diagramas sobre las características fundamentales de la cadena de señales.
Leyenda: ADIsimRF se puede usar para obtener rápidamente datos sobre las características de potencia en cascada, linealidad y ruido de una cadena de señales.
Los diagramas de parámetros fácilmente configurados de la cadena de señales ayudan a tomar decisiones
El análisis de parámetros en cascada es una característica útil para determinar si una cadena de señales cumple los criterios de especificaciones necesarios. No obstante, la influencia de cada etapa sobre cada parámetro frecuentemente es necesaria para decidir entre componentes. ADIsimRF ofrece diagramas de plan de nivel, barrido de potencia, barrido de ganancia y barrido de frecuencia que se pueden usar para identificar la influencia de cada etapa sobre todos los parámetros en cascada fundamentales de la cadena de señales.
Leyenda: Un diagrama de plan de nivel se puede usar para comprender cómo cada etapa de la cadena de señales repercute en el rendimiento en cascada.
Por ejemplo, el diagrama Plan de nivel etiqueta la influencia sobre un parámetro de la cadena de señales en cada etapa, con la etiqueta de componente acompañante, que es muy útil sobre todo para identificar un componente cuyo rendimiento es débil en comparación con los demás componentes de la cadena de señales. Los diagramas de barrido se pueden usar para calibrar el cambio en el rendimiento versus la entrada de RF.
Leyenda: Los barridos de potencia RF proporcionan una visión general excelente de las compensaciones entre ruido y distorsión a medida que varían los niveles de las señales de entrada.
Leyenda: Los barridos de frecuencia superponen la ganancia, el ruido y la distorsión de todos los componentes de la cadena de señales y proporcionan una visión general del rendimiento en toda la banda.
Si bien ADIsimRF tiene preinstalada una amplia biblioteca de componentes (más de 400 modelos), se pueden agregar fácilmente componentes personalizados a una etapa. Esta característica se puede usar para calcular los presupuestos de las cadenas de señales cuando se seleccionan piezas o en la etapa inicial de un nuevo diseño. Además, se pueden usar con facilidad componentes hipotéticos y con especificaciones previas para evaluar su impacto en la cadena de señales de un cliente.
Leyenda: La gran biblioteca de modelos de componentes incrustados facilita y agiliza la selección del componente idóneo, ya que los parámetros de la cadena de señales en cascada se actualizan de inmediato con el impacto de los nuevos componentes.
ADIsimRF también contiene muchas características valiosas de referencia interna y calculadoras, que se pueden usar para buscar rápidamente y predecir las cifras importantes del diseño. Analog Devices Inc. también se dedica a mejorar ADIsimRF con la inclusión de cadenas de señales de referencia previamente incorporadas, que se pueden usar como ayuda de diseño y herramienta de aprendizaje valiosa y que ahorra tiempo. Las cadenas de señales de transmisores y receptores pueden simularse fácilmente, ya que la configuración de entrada o salida de referencia se puede cambiar.
Leyenda: En lugar de hacer referencia a un sinfín de gráficos, ADIsimRF proporciona una referencia que se obtiene fácilmente y una variedad de útiles calculadoras.
Las cadenas de señales de referencia de cadenas de señales permiten reutilizar circuitos para ahorrar tiempo
En muchos casos, los circuitos de referencia son útiles para recortar los ciclos de diseño y aprender buenas técnicas de diseño de circuito. Analog Devices Inc. suministra una amplia gama de cadenas de señales de referencia para aplicaciones que van desde radares hasta instrumentación, incluido un transmisor basado en un convertidor digital a analógico RF compacto (DAC) que funciona a 3,5 GHz. No solo se proporciona la tipología de circuito básica para estas referencias: también se recomiendan componentes para cada elemento de la cadena de señales. Estas cadenas de señales de referencia también se pueden usar para entender mejor la capacidad y el rendimiento de componentes y segmentos individuales de una cadena de señales.
Leyenda: Una cadena de señales de referencia de un transmisor DAC RF se puede adaptar o agregar a nuevos diseños, y aporta valiosas funciones de análisis de señales sin necesidad de diseñar este tipo de dispositivo desde cero. La cadena de señales de referencia de Analog Devices Inc. también se puede usar como herramienta de aprendizaje para desarrollar un mayor conocimiento de la relación entre los componentes y las etapas de frecuencia de un diseño RF.
Aprovechando la interfaz de datos digital JESD204B SERDES del DAC RF AD9162, es posible sintetizar directamente una señal digital de alta velocidad a 6 GSPS en un RF a la salida de la cadena de señales de referencia del transmisor basado en DAC. La salida diferencial del DAC RF se convierte en una impedancia de 50 Ohm de terminación sencilla con el balun BAL-009SMG y después se amplifica por el amplificador de bloque de ganancia ADL5601. Un atenuador a la entrada del amplificador de potencia (PA) de nitruro de galio (GaN) HMC1114 garantiza que la potencia de la señal no exceda los límites de potencia de entrada del PA GaN. El ancho de banda del PA GaN HMC1114 hace posible un rango de frecuencia del diseño del DAC RF de 2,7 GHz a 3,8 GHz, que es 1,1 GHz del ancho de banda total a más del 50 % de eficiencia de potencia agregada(PAE). Esta cadena de señales de referencia se puede usar como un transmisor con gran capacidad de configuración para sistemas de comunicación de banda ancha, como DOCSIS 3.1, infraestructuras de comunicación inalámbrica, instrumentación y aplicaciones de radar/bloqueo.
La diversidad de opciones de componentes de la cadena de señales reduce los dilemas de diseño
Los proveedores, como Analog Devices Inc., suministran una diversa gama de componentes de cadenas de señales, que pueden simplificar los aspectos de abastecimiento y lista de materiales (BOM) de los diseños de cadenas de señales RF fundamentales. Por ejemplo, Analog Devices Inc. suministra componentes líder para la conversión digital a analógica capaz de sintetizar RF directamente a 7,5 GHz, amplificadores de bloque de ganancia de rango dinámico y PA GaN muy eficientes con excelente planitud de ganancia. Las características altamente integradas de estos componentes reducen el número de componentes de la cadena de señales que es necesario para alcanzar los requisitos de potencia del diseño y, al mismo tiempo, mantener una alta linealidad y una baja cifra de ruido en cascada.
La DAC RF 12 GSPS de 16 bits hace posible la síntesis digital directa a 7,5 GHz
El núcleo de la cadena de señales de referencia del DAC RF es el DAC RF de 16 bits AD9162 con hasta ocho interfaces de datos JESD204B serializadoras/deserializadoras (SERDES) configurables y una interfaz de configuración SPI. La interfaz JESD204B y las arquitecturas de conmutador cuádruple unidas a 2 filtros interpoladores permite realizar la síntesis de RF directa a 6 GSPS y una eficaz tasa de actualización DAC de 12 GSPS en determinados modos. Demostrando una gran linealidad en un amplio ancho de banda, el AD9162 es capaz de reconstruir los portadores de RF en la segunda y tercera zona Nyquist en funcionamiento Mix-Mode™ a 7,5 GHz.
Leyenda: Las ocho interfaces de datos digitales SERDES JESD204B en la entrada del DAC RF AD9162 permiten alcanzar una tasa de actualización de DAC de hasta 12 GSPS.
Source: Analog Devices, Inc. AD9161-9162 Datasheet
El ancho de banda y la capacidad de rango dinámico del AD9162 cumplen con creces los requisitos DOCSIS 3.1 con un margen de rendimiento adicional de un mínimo de dos portadores hasta el espectro máximo total de 1,794 GHz. Además, el DAC RF se puede configurar para tasas de datos más bajas y reloj del convertidor, lo que reduce el consumo de potencia del sistema y aligera la carga de los requisitos de filtrado. Asimismo, la corriente de salida del AD9162 se puede ajustar de 8 mA a 38,76 mA a partir de las distintas salidas de corriente complementarias.
Capaz de convertir complejos esquemas de modulación digital, el DAC RF AD9162 se puede usar en aplicaciones de infraestructura de comunicación inalámbrica para W-CDMA, LTE, LTE-A y para dispositivos de microondas punto a punto (P2P). Igualmente, la capacidad de conversión de la forma de onda pulsada también puede producir formas de onda de radar y bloqueo con un alto rango dinámico. Estas características permiten al AD9162 proporcionar una síntesis RF ágil con un solo componente de conversión, lo que hace posible reducir la lista de materiales y la complejidad del sistema mucho más que otros circuitos y dispositivos de sintetizadores RF de rendimiento comparable.
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El amplificador de bloque de ganancia fija de 15 dB dispone de circuito de desvío de entrada integrado y un alto rango dinámico
Fabricado con un proceso bipolar de heterounión (HBT) de fosfuro de indio galio (IGaP), el ADL5601 ofrece 15 dB de amplificación altamente lineal de 50 MHz a 4 GHz. Con una baja cifra de ruido de 3,7 dB y una alta especificación OIP3 de 43,0 dBm a 900 MHz, el amplificador de bloque de ganancia igualado internamente ofrece una capacidad de rango dinámico extremadamente alto. Además, los 15 dB de ganancia son altamente estables en la frecuencia, tensión de suministro, temperatura y a través de las variaciones de procesos de un dispositivo a otro.
Source: Analog Devices, Inc. ADL5601 Datasheet
El ADL5601 tiene entrada y salida de 50 Ohm igualada internamente y un circuito de control de desvío integrado. Gracias a estas características, el ADL5601 solo requiere capacitores de ca de entrada/salida externa, capacitores de desacoplamiento de suministro eléctrico y un inductor externo para un funcionamiento completo. Con un solo suministro de 5 V y un consumo de corriente máximo de 83 mA, el amplificador de bloque de ganancia es altamente resistente y puede funcionar dentro de la especificación a temperaturas de −40 °C a +85 °C. Por último, el ADL5601 muestra una calificación 1C ESD de +/1 1,5 kV en un paquete SOT-89 térmicamente eficiente.
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El PA GaN altamente eficiente y compacto suministra un ancho de banda de 1,1 GHz con una planitud de ganancia de +/-0,5 dB
Al ofrecer hasta 10 vatios de potencia con una PAE de más de 54 %, el PA GaN HMC1114 tiene un ancho de banda de 2,7 GHz a 3,8 GHz con una planitud de ganancia de +/- 0,5 dB. La potencia de salida saturada del HMC1114 es 41,5 dB, con una pequeña alta ganancia de señal de 35 dB y una gran ganancia de señal de 25,5 dB. La alta eficiencia y la baja corriente de suministro de 150 mA a 28 V permite un funcionamiento prolongado de la batería para aplicaciones de radio móviles.
Leyenda: Con la adición de capacitores de derivación de desvío de compuerta y capacitores de desacoplamiento de suministro de energía, el PA GaN HMC1114 puede proporcionar hasta 10 vatios de potencia de salida RF en un compacto paquete LFSCP de 5x5 mm.
Source: Analog Devices, Inc. HMC1114 Datasheet
Teniendo en cuenta la ca acoplada y la entrada/salida de RF igualada de 50 Ohm, el HMC1114 solo requiere capacitores de suministro de energía y desacoplamiento y capacitores de derivación externos en la entrada de control de desvío de compuerta como componentes adicionales para el funcionamiento. El HMC1114 cumple la especificación completa de −40 °C a +85 °C en un compacto paquete LFSCP de 32 conductores y 5x5 mm.
Las opciones de componentes de la cadena de señales, las herramientas y los circuitos de referencia hacen posible la facilidad de diseño
Analog Devices Inc. proporciona un ecosistema que incrementa la eficiencia y ayuda a los ingenieros a comercializar diseños de calidad superior más rápidamente con herramientas de análisis de la cadena de señales racionalizadas y fáciles de usar, arquitecturas de cadena de señales de referencia de valor agregado disponibles y soluciones de cadena de señales de entrada a salida. Un DAC RF rico en características con síntesis digital directa y transmisión a 3,5 GHz modelada en ADISimRF, es un ejemplo de la simplificación de la lista de materiales y de los valiosos recursos de diseño disponibles cuando el abastecimiento lo realizan proveedores bien establecidos con una sólida selección de soluciones.