Effectuer un tri au sein de plusieurs listes de fournisseurs pour découvrir des composants de chaîne de signaux critiques peut être une tâche complexe prenant beaucoup de temps. Nonobstant le grand nombre de composants et de configurations d'appareils disponibles, le choix d'un composant de chaîne de signaux va également au-delà des quelques caractéristiques de performance notables.
Il est rarement pratique de rassembler ou de construire des modèles pour chaque composant faisant l'objet d'une évaluation d'utilisation. Le développement d'une chaîne de signaux optimisée peut être simplifié avec des outils de conception rationalisés et en tirant parti de fournisseurs qui peuvent fournir tous les blocs de construction fonctionnels RF, analogiques et numériques. Par exemple, ADIsimRF d'Analog Devices peut être utilisé pour évaluer l'impact de la chaîne de signaux de différents composants, allant des convertisseurs analogique-numérique de domaine à signaux mixtes (ADC) et des convertisseurs numérique-analogique (DAC) aux composants RF et micro-onde.
Les derniers appareils RF/micro-onde associent une matrice de plus en plus complexe de produits électroniques multi-domaines et nécessitent une nomenclature (BOM) efficace et compacte pour mettre des produits concurrentiels sur le marché. La recherche et la coordination de divers fournisseurs pour les composants de chaîne de signaux RF, analogiques et numériques, généralement utilisés dans les tout derniers appareils RF, peut nécessiter un investissement substantiel en ressources d'ingénierie.
Un grand nombre d'ingénieurs ne connaissent qu'un domaine spécifique. Malheureusement, le temps dédié par un ingénieur système connaissant les exigences de chaque domaine et les outils de simulation complexe est souvent nécessaire afin de garantir que la conception respecte les délais. Cependant, l'approvisionnement intelligent auprès d'un fournisseur disposant d'une gamme diversifiée de solutions, d'une vaste base de connaissances des chaînes de signaux de référence et d'exemples de circuit et d'outils de simulation rationalisés pourrait faciliter la conception et permettre une création rapide de prototypes avec des cycles de conception raccourcis.
Des outils de conception rationalisés permettent une réflexion rapide et raccourcissent les cycles de conception
Il existe de nombreux outils de simulation et de conception bien qu'un grand nombre de ces outils soient conçus pour un domaine spécifique ou aient une courbe d'apprentissage élevée et des exigences de configuration complexes. Lorsque les décisions sur le choix des composants reposent sur l'impact des composants sur la puissance, le niveau de bruit, la linéarité ou d'autres paramètres de la chaîne de signaux, les ingénieurs système utilisent souvent des feuilles de calcul qu'ils composent avec des informations de fiches techniques saisies manuellement. Ce processus nécessite généralement beaucoup de temps et est sujet à l'erreur. Analog Devices Inc. a récemment mis à niveau son logiciel de simulation et de synthèse de conception ADIsimRF gratuit qui associe une vaste bibliothèque de modèles d'appareils intégrés et la capacité à générer rapidement des données et des tracés sur les caractéristiques critiques d'une chaîne de signaux.
Légende : ADIsimRF peut être utilisé pour visualiser rapidement les caractéristiques de puissance, linéarité et bruit en cascade d'une chaîne de signaux.
Des tracés de paramètres de chaîne de signaux facilement configurés aident à la prise de décision
L'analyse des paramètres en cascade est une fonction utile afin de déterminer si une chaîne de signaux respecte les critères de spécification nécessaires. Néanmoins, l'influence étape par étape sur chaque paramètre est souvent nécessaire pour faire des choix entre les composants. ADIsimRF bénéficie de tracés de plan de niveau, de balayage de puissance, de gain et de fréquence qui peuvent être utilisés pour identifier l'influence de chaque étape sur tous les paramètres critiques de la chaîne de signaux en cascade.
Légende : un tracé de plan de niveau peut être utilisé pour comprendre l'impact de chaque étape dans la chaîne de signaux sur la performance en cascade.
Par exemple, le tracé du plan de niveau catégorise l'influence sur un paramètre de chaîne de signaux à chaque étape, avec l'étiquette de composant associée qui est surtout utile pour l'identification d'un composant dont les performances sont faibles par rapport aux autres composants dans la chaîne de signaux. Les tracés reposant sur le balayage peuvent être utilisés pour évaluer les évolutions de performance par rapport à l'entrée RF.
Légende : les balayages de puissance RF fournissent un excellent aperçu des compromis entre le bruit et la distorsion au fur et à mesure que les niveaux du signal d'entrée varient.
Légende : les balayages de fréquence superposent le gain, le bruit et la distorsion de tous les composants de la chaîne de signaux, fournissant ainsi un aperçu des performances sur toute la bande.
Tandis que ADIsimRF est prérempli par une vaste bibliothèque de composants (bien plus de 400 modèles), des composants personnalisés peuvent être facilement ajoutés à un étape. Cette fonction peut être utilisée pour estimer les budgets de la chaîne de signaux lors de la sélection de pièces ou en phase précoce de nouvelle conception. De même, des composants hypothétiques et des composants de pré-spécification peuvent être utilisés pour évaluer leur impact sur la chaîne de signaux d'un client avec facilité.
Légende : la grande bibliothèque de modèles de composants intégrés rend facile et rapide la sélection du composant idéal, car les paramètres de la chaîne de signaux en cascade sont immédiatement actualisés avec le nouvel impact des composants.
ADIsimRF contient également de nombreuses fonctions de référence interne et des calculateurs utiles qui peuvent être utilisés pour rechercher rapidement et prévoir des chiffres importants de conception. Analog Devices Inc. se consacre également à améliorer ADIsimRF avec l'inclusion de chaînes de signaux de référence pré-générées, qui peuvent être utilisées en tant qu'outil d'apprentissage et aide à la conception importante permettant de gagner du temps. Les émetteurs et les chaînes de signaux réceptrices peuvent tous deux être aisément simulés, car il est possible de basculer entre le paramètre de référence d'entrée ou de sortie.
Légende : au lieu de devoir référencer une myriade de graphiques, ADIsimRF fournit une référence appelée facilement et un grand nombre de calculateurs utiles.
Les chaînes de signaux de référence fournissent une réutilisation du circuit économique en temps
Il existe de nombreux cas dans lesquels des circuits de référence sont essentiels afin de réduire les cycles de conception et d'apprendre de bonnes techniques de conception de circuit. Analog Devices Inc. fournit une large gamme de chaînes de signaux de référence qui prennent en charge les applications allant du radar à l'instrumentation, y compris un émetteur basé sur un convertisseur numérique-analogique RF (DAC) fonctionnant à 3,5 GHz. La topologie de base du circuit est non seulement fournie pour ces références, mais des recommandations sur les composants sont également fournies pour chaque élément de la chaîne de signaux. Ces chaînes de signaux de référence peuvent être utilisées pour comprendre les capacités et les performances des différents composants et segments d'une chaîne de signaux.
Légende : une chaîne de signaux de référence d'un émetteur DAC RF peut être adaptée ou ajoutée aux nouvelles conceptions, fournit des fonctions d'analyse des signaux utiles sans nécessiter la conception d'un tel appareil à partir de rien. La chaîne de signaux de référence d'Analog Devices Inc. peut également être utilisée comme outil d'apprentissage afin de mieux comprendre l'interaction entre les composants et les niveaux de fréquence d'une conception RF.
Tirant parti de l'interface de données numériques JESD204B SERDES du DAC RF AD9162, un signal numérique haut débit à 6 GSPS peut être directement synthétisé en RF à la sortie de la chaîne de signaux de référence de l'émetteur DAC. La sortie différentielle du DAC RF est convertie en une impédance 50 ohms monofilaire avec le balun BAL-009SMG, puis amplifiée par l'amplificateur de bloc de gain ADL5601. Un atténuateur à l'entrée de l'amplificateur de puissance (PA) au nitrure de gallium (GaN) HMC1114 garantit que la puissance du signal ne dépasse les limites de puissance en entrée du PA GaN. La bande passante du PA GaN HMC1114 autorise une plage de fréquence pour la conception du DAC RF comprise entre 2,7 GHz et 3,8 GHz, ce qui représente une bande passante totale de 1,1 GHz à plus de 50 % d'efficacité de puissance ajoutée (PAE). Cette chaîne de signaux de référence peut être utilisée comme émetteur hautement configurable pour les systèmes de communication à large bande, tels que DOCSIS 3.1, une infrastructure de communication sans fil, l'instrumentation et des applications de radar/brouilleur.
Diverses options de composants de chaîne de signaux réduisent les dilemmes de conception
Des fournisseurs, tels qu'Analog Devices Inc., fournissent une large gamme de composants de chaîne de signaux qui peuvent simplifier les aspects d'approvisionnement et de nomenclature (BOM) des conceptions de chaîne de signaux RF critiques. Par exemple, Analog Devices Inc. fournit des composants leaders pour la conversion numérique-analogique de synthèse RF directe en 7,5 GHz, des amplificateurs de bloc de gain à plage dynamique élevée et des PA GaN très efficaces avec une planéité de gain excellente. Les caractéristiques hautement intégrées de ces composants réduisent le nombre de composants requis pour la chaîne de signaux afin d'atteindre les exigences de puissance de conception, tout en conservant une linéarité élevée et des chiffres faibles de bruit en cascade.
Le DAC RF 12 GSPS 16 bits permet la synthèse numérique directe à 7,5 GHz
Le cœur de la chaîne de signaux de référence DAC RF est le DAC RF 16 bits AD9162 disposant de jusqu'à huit interfaces de données de sérialiseur/désérialiseur JESD204B (SERDES) et d'une interface de configuration SPI. L'interface JESD204B et les architectures de commutateurs quadruples associées à deux filtres d'interpolateur sont capables d'effectuer une synthèse RF directe à 6 GSPS et un taux de mise à jour du DAC efficace de 12 GSPS dans certains modes. Faisant preuve d'une grande linéarité sur une bande passante large, l'AD9162 est capable de reconstruire les porteurs RF en une seconde et les troisièmes zones Nyquist en fonctionnement mode™ mixte jusqu'à 7,5 GHz.
Légende : les huit interfaces de données numériques JESD204B SERDES à l'entrée du DAC RF AD9162 permettent un taux de mise à jour DAC de 12 GSPS.
Source : fiche technique Analog Devices, Inc. AD9161-9162
La bande passante de l'AD9162 et la capacité de plage dynamique respectent, voire dépassent, la conformité DOCSIS 3.1 avec une marge de performance supplémentaire à partir des deux porteurs au minimum pour le spectre maximum total de 1,794 GHz. Par ailleurs, le DAC RF peut être configuré pour des taux de données inférieurs et la synchronisation du convertisseur, ce qui réduit la consommation d'énergie du système et allège la charge des exigences en filtrage. La courant de sortie de l'AD9162 peut aussi être réglé de 8 mA à 38,76 mA à partir des différentes sorties de courant complémentaires.
Capable de convertir des schémas de modulation numérique complexes, le DAC RF AD9162 peut être utilisé dans des applications d'infrastructure de communication sans fil mettant en œuvre W-CDMA, LTE, LTE-A et pour les appareils point à point (P2P) micro-onde. De même, la capacité de conversion en forme d'onde pulsée peut aussi produire des formes d'onde de radar ou de brouilleur avec une plage dynamique élevée. Ces fonctions permettent à l'AD9162 de fournir une synthèse RF agile avec un seul composant de conversion, ce qui permet une complexité de la nomenclature et du système bien plus réduite que pour des circuits et des appareils de synthétiseur RF à performance comparable.
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L'amplificateur de bloc de gain fixe 15 dB comporte un circuit de polarisation à entrée intégrée et une plage dynamique élevée
Fabriqué avec un processus bipolaire à hétérojonction (HBT) de phosphure d'indium gallium (IGaP), l'ADL5601 offre 15 dB d'amplification hautement linéaire de 50 MHz à 4 GHz. Avec à la fois des chiffres de bruit faibles de 3,7 dB et une spécification OIP3 élevée de 43,0 dBm à 900 MHz, l'amplificateur de bloc de gain apparié en interne offre une capacité de plage dynamique extrêmement élevée. Par ailleurs, les 15 dB de gain sont très stables en fréquence, tension d'alimentation, température et au fil des variations de processus d'appareil en appareil.
Source : fiche technique Analog Devices, Inc. ADL5601
L'ADL5601 dispose d'une entrée et d'une sortie appariée en interne 50 ohms et d'un circuit de commande de polarisation intégré. Ces fonctions permettent à l'ADL5601 de ne nécessiter que des condensateurs de couplage d'entrée/sortie externes, des condensateurs de découplage d'alimentation et un inducteur externe pour un fonctionnement complet. Avec une seule alimentation 5 V et une consommation de courant maximale de 83 mA, l'amplificateur de bloc de gain est hautement résiliant et peut fonctionner dans les normes de température de −40 °C à +85 °C. En dernier lieu, l'ADL5601 dispose d'une évaluation ESD de classe 1C de +/1 1,5 kV dans un boîtier SOT-89 à efficacité thermique.
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Un PA GaN hautement efficace et compact fournit une bande passante de 1,1 GHz avec une planéité de gain de +/- 0,5 dB
Fournissant jusqu'à 10 watts de puissance avec plus de 54 % de PAE, le PA GaN HMC1114 dispose d'une bande passante de 2,7 à 3,8 Ghz avec une planéité de gain de +/- 0,5 dB. La puissance de sortie saturée du HMC1114 est de 41,5 dB, avec un faible gain de signal de 35 dB et un gain de signal important de 25,5 dB. La haute efficacité et la faible consommation de courant d'alimentation de 150 mA à 28 V permettent de prolonger la durée de fonctionnement de la batterie pour les applications radio mobiles.
Légende : avec l'ajout des condensateurs de dérivation de polarisation de barrière et des condensateurs de découplage d'alimentation, le PA GaN HMC1114 fournit une puissance de sortie RF de jusqu'à 10 watts dans un boîtier compact de 5x5 mm LFSCP.
Source : fiche technique Analog Devices, Inc. HMC1114
En tenant compte de l'entrée/sortie RF appariée 50 ohms et couplée CA, le HMC1114 nécessite seulement des condensateurs d'alimentation et de découplage et des condensateurs de dérivation externes sur la commande de polarisation de barrière en tant que composants additionnels de fonctionnement. Le HMC1114 respecte entièrement les normes de température de −40 °C à +85 °C dans un boîtier compact 5x5 mm LFSCP à 32 fils.
Les options de composant de chaîne de signaux, les outils et les circuits de référence facilitent la conception
Analog Devices Inc. fournit un écosystème qui augmente l'efficacité et aide les ingénieurs à mettre plus rapidement sur le marché des conceptions de meilleure qualité avec des outils d'analyse de la chaîne de signaux rationalisés simples d'utilisation, des architectures de chaîne de signaux de référence disponibles à valeur ajoutée et des solutions de chaîne de signaux de l'entrée à la sortie. Un DAC RF riche en fonctions avec synthèse numérique directe et transmission jusqu'à 3,5 GHz modélisé dans ADIsimRF est un exemple des simplifications de la nomenclature et des ressources de conception utiles disponibles lors de l'approvisionnement auprès de fournisseurs bien établis avec des sélections de solutions solides.