Das RF-Verstärkerdesign hat eine wesentliche Aufgabe. Sie verstärken Ihr Eingangssignal, um Bandbreite, Reichweite und Effizienz zu verbessern. Ohne sie werden Sie es schwer haben, Ihre HF-Signale zu verwalten.
Wir stellen Ihnen die sechs wichtigsten Punkte vor, die Sie zu Beginn Ihres HF-Projekts beachten sollten. Doch zuvor werfen wir einen Blick auf die typischen Anwendungen von HF-Verstärkern.
Lassen Sie uns also ohne weitere Verzögerungen vorankommen!
Alt – Hochfrequenzverstärker
1. Anwendungsbereiche des RF-Verstärkerdesigns
Wie bereits erwähnt, haben HF-Verstärker eine breite Palette von Anwendungen. Man kann sie für mobiles Internet, Satellitenkommunikation und militärische, drahtlose Kommunikation verwenden. Wann immer Sie Ihre Funkfrequenzen verstärken müssen, denken Sie an einen HF-Verstärker.
Hier sind einige der häufigsten Anwendungen
1.1. 4G FDD- und TDD-Basisstationen
Definition
4G FDD (Frequency Division Duplex) ist der eine, und der andere ist TDD (Time Division Duplex). Dies sind die beiden Standards der LTE 4G-Technologie. Wir nutzen die Technologie jeden Tag auf unseren Handys, wenn wir auf Online-Dienste zugreifen.
Spezifikation
FDD verwendet ein gepaartes Spektrum, das von 3G abgeleitet ist; TDD verwendet ein ungepaartes Spektrum von TD-SCDMA. Die Verstärker arbeiten über mehrere Modi und Bänder hinweg, um eine höhere Zuverlässigkeit und Verstärkung zu erreichen.
Beim FDD-Verfahren werden zwei verschiedene Trägerfunkfrequenzen zum Senden und Empfangen verwendet. Da es sich um ein Vollduplex-Verfahren handelt, können beide Funktionen gleichzeitig ausgeführt werden. Die beiden Bandbreiten werden durch eine Offset-Frequenz (Guard-Band) getrennt. Bei TDD erfolgen sowohl das Senden als auch das Empfangen über denselben Kanal. TDD ist kostengünstiger, da kein Diplexer erforderlich ist. Außerdem kann der Benutzer die Download- und Upload-Geschwindigkeiten in TDD regulieren.
Designfall
Gleichzeitiges Senden und Empfangen von Signalen für verbesserte Kommunikationsstationen. Zu den erwarteten Vorteilen gehören ein besseres Gespräch mit verbesserten Sende- und Empfangszeiten. Diese Verstärker machen die 4G-Technologie mit einer außergewöhnlichen Signalstärke robuster.
1.2. 5G-Basisstationen
Alt- 5G-Basisstation Turm
Definition
Basisstationen für das 5G-Spektrum werden meist für die mobile Konnektivität verwendet. 5G ist ein fortschrittliches Hochgeschwindigkeitsnetz, das sich weltweit immer mehr durchsetzt.
Spezifikation
Es benötigt Tausende von 5G-Türmen und verteilte Antennensysteme. Die Verstärker arbeiten für 5G-Technologien wie IoT/LTE-A/5G. Außerdem sind sie auf einen hohen Integrationsgrad angewiesen, um die Kosten niedrig zu halten.
Das 5G-Bandbreitenspektrum besteht aus Frequenzen von 24 GHz bis 95 GHz. Hier gibt es zwei Bereiche. Der Sub-6-GHz-Bereich (24 GHz-39 GHz) und das Millimeter-Band-Spektrum (30 Hz-300 Hz) sind beliebt. Diese werden für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung sowie für die MIMO-Technologie verwendet.
Designfall
Zur Erleichterung der 5G-Konnektivität und -Kommunikation. Die hohen Download-Geschwindigkeiten von 5G können sehr niedrige Latenzzeiten tolerieren. Die Verstärker verbessern die Bandbreite und bieten eine hohe Leistungseffizienz.
1.3. Drahtlose Repeater
Alt Title- Drahtloser RF-Empfänger-Signalverstärker
Definition
Wireless-Repeater sind drahtlose Reichweitenverlängerer und werden für Geräte wie WiFi-Router eingesetzt. Sie eignen sich hervorragend zur Erweiterung der Reichweite von Funksignalen.
Spezifikation
Im Lieferumfang sind ein Empfänger, ein Verstärker und ein Signalgeber zur Erweiterung der Reichweite enthalten. Viele Lautsprecher können sogar WiFi-Signale verstärken, indem sie Signale regenerieren. Ein Repeater hat jedoch in der Regel eine geringe Ausgangsleistung. Außerdem werden sie meist in statischen oder stationären Umgebungen eingesetzt.
Repeater und Extender nutzen die Vorteile von bidirektionalen Duplex- und Halbduplex-Verstärkern voll aus. Bidirektionale Verstärker können sowohl HF-Signale senden als auch empfangen.
Designfall
Erweitert die Netzwerkabdeckung von drahtlosen Signalen wie WiFi. Ermöglicht den Empfang von RF-Signalen für Personen in einem großen Gebiet. Die Regenerierung von Signalen kann auch Probleme wie Rauschen in der Nachricht reduzieren. Es kann also die Signalqualität verbessern.
1.4. Verteilte Antennensysteme (DAS)
Alt- DAS
Definition
DAS ist ein Netz von Antennenknoten. Die räumlich getrennten Knoten sind mit einem gemeinsamen Endgerät verbunden. Das Endgerät bietet drahtlose Dienste in einem bestimmten geografischen Gebiet an.
Design-Spezifikationen
Ein DAS verwendet eine Analog-Digital-Wandlung, um die HF-Übertragung in digitale Signale umzuwandeln. Die Verstärker sind bidirektional und können Signale mit unterschiedlichen Frequenzen verstärken. Sie können sogar dazu beitragen, dass Nachrichten in Gebieten ankommen, die durch Mobilfunktürme behindert werden.
Passive Verteiler und Zuleitungen sind für die Implementierung von DAS erforderlich; aktive Verstärker können die Verluste der Zuleitungen ausgleichen. DAS wird verwendet, um den WiFi-Bereich in Innenräumen für kommerzielle Zwecke zu verbreiten.
Anwendungsfall
Verwendung für drahtlose Kommunikation durch Polizei, Notdienste und sogar WiFi. Auch in Krankenhäusern, Flughäfen, Geschäftsgebäuden und Tunneln nützlich. Ideal für den Zugriff auf Dienste in Bereichen, die sonst nicht von Signalen abgedeckt werden.
1.5. Infrastruktur Punkt-zu-Punkt-Funkgeräte
Alttext- P2PTechnologie
Definition
Der Punkt-zu-Punkt-Funk (P2P) ist eine drahtlose Topologie zur Verbindung zweier Quellen zu einem Netzwerk. Es handelt sich um die Verbindung zwischen zwei Knoten oder Endpunkten.
Design-Spezifikationen
Es handelt sich um eine der einfachsten Netzwerkarchitekturen. Die P2P-Funktopologie kann über kleine und große Entfernungen funktionieren, und eine Kurzstreckenverbindung kann zwei Standorte verbinden, die einige hundert Meter voneinander entfernt sind. Alles, was Sie tun müssen, ist, ein drahtloses Funkgerät zu verwenden. Zu den entscheidenden Faktoren gehören viele Dinge. Sie sehen zum Beispiel die Höhe des Ethernet-Funkgeräts. Dann kennen Sie die Frequenz, die Ausgangsleistung und mögliche Umgebungsstörungen.
Die Schaltkreise verfügen über eine Punkt-zu-Punkt-Konfiguration, um die Übertragung und das Senden zu ermöglichen. Verstärker können Signale bidirektional weiterleiten. Die Systeme sind ideal für den Aufbau einer leistungsstarken drahtlosen Infrastruktur.
Für ein stabiles Netzwerk über 2,4 GHz ist es notwendig, die Verbindung in einer klaren Sichtlinie zu installieren. Eine zuverlässige P2P-Wireless-Verbindung ist im 900-MHz- oder 400-MHz-Band bei NLOS (Near Line of Sight) möglich.
Design-Fall
Sie sehen diese für drahtlose Zwei-Punkt-Verbindungen unter Verwendung von Funkfrequenzen. Nützlich für Telekommunikation, drahtloses Internet und Basisstationen. Verstärkt und vergrößert Signale für bessere Leistung.
1.6. Drahtlose Ausrüstung für die öffentliche Sicherheit
Alttext- Sichere Kommunikation
Definition
Drahtlose Ausrüstung für die öffentliche Sicherheit ist eine spezielle Kommunikationsinfrastruktur für Zwecke der öffentlichen Sicherheit.
Entwurfsspezifikationen
Architektur verwendet Systeme wie TETRAPOL für die Sprach- und Datenkommunikation. Die Spezifikationen der Verstärker unterscheiden sich je nach Art des verwendeten Drahtlossystems. Die Verstärker sind jedoch meist bidirektional. Sie tragen auch dazu bei, die Abdeckung zu erweitern und mehr Einsatzkräfte an das Netz anzuschließen.
Anwendungsfall
Polizei, Feuerwehr und Behörden nutzen es für die Sicherheit der Bürger. Die Technologie funktioniert über Walkie-Talkies und ähnliche Geräte. Moderne Sicherheitsausrüstung, die über das Internet funktioniert, kann auch Verstärker verwenden.
1.7. Militärische Funkgeräte
Alt-Text- Militärische Funkkommunikationsgeräte
Definition
Militärische Funkgeräte sind speziell entwickelte Kommunikationsgeräte für die Kommunikation im Verteidigungsbereich. Das Militärpersonal verwendet das System bei Patrouillen und im Krieg.
Konstruktionsspezifikationen
Es gibt Handfunkgeräte, taktische Funkgeräte und Wiederholungsfunkstellen. Zu den Verstärkern gehören taktische Multiband-HF-Verstärker oder Booster-Verstärker.
High-Rel-Verstärker, LNAs und bidirektionale Verstärker sind am häufigsten anzutreffen. Flugzeuge verwenden eine spezielle Bandbreite von 225-400 MHz. Dieses so genannte Airband ist auch in der zivilen Luftfahrt üblich. Bei Landstreitkräften sind HF-Verstärker in der Bandbreite von 30-512 MHz Standard.
Designfall
Das Militär nutzt die RF-Technologie für die Kommunikation im Krieg und in Notfällen. Sie arbeitet effizient, selbst in Gebieten mit starken Störungen, um eine ununterbrochene Verbindung aufrechtzuerhalten.
1.8. Test- und Messgeräte
Alt Text- EM-Verträglichkeitstest
Definition
Test- und Messgeräte beziehen sich auf eine Reihe von HF-Komponenten und -Geräten. Sie können zum Testen und Messen von Signalen und Spannungen verwendet werden.
Konstruktionsspezifikationen
Die Ausführungen variieren je nach Gerät, z. B. bei Handfunkgeräten. Die meisten Verstärker haben Eingangspuffer, bei denen keine Impedanzanpassung erforderlich ist. Daher können Sie sie mit einer Reihe von Prüf- und Messgeräten verwenden.
Designfall
Die Konstruktion eignet sich für die Prüfung des elektromagnetischen Rauschens von Geräten. Sie können die Effizienz verschiedener Werkzeuge und Maschinen bestimmen. Sie können auch bei der Leistungsüberprüfung helfen.
2. Was sind die Funktionen eines Verstärkers? Nennen Sie die verschiedenen Arten von HF-Verstärkern?
HF-Verstärker arbeiten mit niedriger Spannung (oft weniger als 1 Volt). Drahtlose HF-Signale liegen normalerweise im Frequenzbereich von 20 kHz bis 300 GHz. Dieser Bereich entspricht der oberen Hörschwelle des Menschen. Er ist auch der Ausgangspunkt für Infrarotfrequenzen.
Alt Text- Schaltpläne für RF-Verstärker
2.1 Der HF-Verstärker hat drei Hauptfunktionen. Fast alle seine Anwendungen nutzen diese drei Funktionen.
Verstärkung
Eine der Hauptfunktionen des HF-Verstärkers besteht darin, die Stärke zu erhöhen, wenn die Eingangsamplitude zu niedrig ist.
Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), ein Schlüsselwert bei HF-Verstärkerkomponenten, darf einen Wert von 1,1 nicht unterschreiten. Bei reduzierten SNR-Werten kommt die Verstärkung ins Spiel. Die Amplitude muss dem erforderlichen Eingangsbereich für Komponenten wie den A/D-Wandler entsprechen. Antennen senden HF-Signale aus, die eine potenzielle Spannung aufweisen. Die Spannung schwankt im Mikro- bis Millivoltbereich.
Verstärker verstärken die Frequenz des Eingangssignals, vermeiden aber Rauschen und Verzerrungen. LNAs sind mit niedrigen Signalpegeln von der Antenne kompatibel und funktionsfähig. Einige der LNA-Designs (Low Noise Amplifiers) ermöglichen eine Verstärkung mit fester Verstärkung (2x, 4x, 8x, 16x, 10x oder 100x). VGAs (Verstärker mit variabler Verstärkung) bieten dem Benutzer eine bessere Kontrolle.
Sie können die Verstärkung je nach Bedarf feinabstimmen. Zu den zusätzlichen Komponenten von VGAs gehören Optionen zur Spannungssteuerung wie ein externer Widerstand. Auch analoge Steuerungen zwischen 0 und 1 V sind nicht unüblich.
Puffer-Verstärkung
Pufferverstärker sind nützlich, um eine einheitliche Signalform und -amplitude aufrechtzuerhalten (insbesondere bei ständig steigender Signallast). Der Pufferverstärker verhindert Signalverzerrungen oder Änderungen der Klangtreue aufgrund der Impedanz. Mit Hilfe von Pufferverstärkern kann die Impedanz des Ausgangskreises nach der komplizierten konjugierten Methode angepasst werden. Dies ist eine beliebte Methode.
Treiber-Verstärkung
Ein Treiber fungiert als Stromquelle und -senke und für niederohmige Lasten. Sie bieten eine Leistungserhöhung, um die Antenne in Form von Strom/Spannung zu betreiben. Daher werden HF-Treiberverstärker auch als HF-Leistungsverstärker bezeichnet.
Je nach Konfiguration können HF-Treiber sowohl eine Verstärkung als auch eine feste Einheitsverstärkung bieten. Weitere innovative Anwendungen sind benutzergesteuerte Schnittstellen und gleichstrombetriebene Stromschienen. Die Parameter, auf die man achten muss, sind die Quellen-/Senkenwerte. Außerdem sind verschiedene Nennwerte in Bezug auf Zeit und Spannung erforderlich.
Auf dem Markt ist heute eine beträchtliche Anzahl von HF-Verstärkerschaltungskomponenten erhältlich. Um Missbrauch und Fehlanpassungen zu vermeiden, sollten Sie die genauen Details Ihrer Schaltungskomponenten kennen. Entscheiden Sie sich für erfahrene und renommierte Hersteller, um Qualität und Sicherheit zu gewährleisten.
2.2 HF-Verstärker gibt es je nach Einsatz und Design in vielen verschiedenen Ausführungen. Hier ist eine Tabelle zu Ihrer Information
1) Breitband-Verstärker:
Alt-Text-Breitband-Verstärker
Diese Verstärker werden auch als Breitbandverstärker bezeichnet und bieten eine Verstärkung über eine große Bandbreite. Ihr Design gewährleistet, dass sie nur minimale Rausch- oder Signalverzerrungen aufweisen. Breitbandverstärker werden standardmäßig in Empfängerschaltungen und an der Antennenfront eingesetzt.
Die Impedanz ist der Widerstand gegen den Stromfluss durch den Schaltkreis beim Anlegen einer Lastspannung. Es ist schwierig, die Impedanztransformationen über eine große Bandbreite abzuschätzen. Dies führt dazu, dass in der Regel 50 Ω als Ausgangslast verwendet werden.
Pout ≤ (Vbr – VK )2/8 Z0
Dabei ist Pout= Ausgangsleistung des Transistors
Vbr = Durchbruchspannung
VK= Kniespannung.
2) Verstärkungsblock-Verstärker
Alt Text- Schematische Darstellung eines allgemeinen Operationsverstärkers
Verstärkungsblöcke sind wie Breitbandverstärker. Sie bieten jedoch keine mit den Breitbandverstärkern vergleichbaren niedrigen Rauschpegel. Stattdessen haben sie einen höheren Verstärkungsgrad und sind in ZF-, HF- und Mikrowellensendern weit verbreitet.
Verstärkungsblöcke können einen Leistungspegel von 5 dBm bis 1 W über viele Bandbreiten liefern. Sie eignen sich sowohl für den Einsatz im Schmalband- als auch im Breitbandbereich. Dies hängt jedoch von ihrem Konstruktionszweck ab.
Gain-Block-Verstärker sind in der Industrie, im Verteidigungsbereich, in der Luft- und Raumfahrt und in der drahtlosen Infrastruktur weit verbreitet.
3) Log-Verstärker
Eine Ausgangsspannung, die proportional zum natürlichen Logarithmus der Eingangsspannung ist.
Verstärkungskurve in Logarithmusverstärkern ist für die Ausführung verschiedener Betriebsfunktionen nützlich.
Die Gleichungen für den Log-Verstärker verwenden das Konzept des virtuellen Kurzschlusses. Die Spannung an den invertierenden Eingangsklemmen bleibt 0 V. Der 3-stufige Prozess umfasst:
Die Knotengleichung an der Eingangsklemme:
(0-Vi)/R1 + If ⇒ If = Vi/R1
Die Gleichung für den Durchlassstrom in einer Diode:
If = Is e
Anwendung der KVL und des natürlichen Logarithmus auf die zweite Gleichung
V0= -nVTln ()
Hier,
IS= Sättigungsstrom der Diode
Vf= Spannungsabfall in Vorwärtsspannung
VT= Thermisch äquivalente Spannung
VI= Eingangsspannung
4) Verstärker mit variabler Verstärkung (Linear-Logarithmie-Wandler)
Der Hauptvorteil von Verstärkern mit variabler Verstärkung ist die Möglichkeit, die Verstärkung zu steuern. In manchen Fällen ist der Vorteil programmierbar und kann sogar zu den gewünschten Ergebnissen führen. VGC (Variable Gain Circuits, auch als variable Dämpfungsglieder bekannt) können diese Steuerung erreichen. Sie werden als VCA abgekürzt und sind oft Teil eines geschlossenen Regelkreises. Diese Schaltung sorgt für einen konstanten Signalpegel.
VCAs werden vor allem in Musikstudios und bei der Audioproduktion eingesetzt. Sie sind unverzichtbar für die Komprimierung des Tonpegels, die Amplitudenmodulation und Synthesizer. VCAs werden aber auch in vielen anderen Branchen eingesetzt.
5) Rauscharme Verstärker
Der rauscharme Verstärker (Low Noise Amplifier, LNA) kann Signale mit geringer Leistung verstärken und das zusätzliche Rauschen reduzieren, das bei herkömmlichen Lautsprechern auftritt. Schaltungsentwickler erreichen dies durch spezielle Komponenten und Schaltungstopologien. Die Leistungsverstärkung und die Anpassungsimpedanz müssen gleichermaßen berücksichtigt werden.
Zu den bekannten Einsatzgebieten von LNAs gehören Funkkommunikationssysteme. Prüfgeräte – sowohl elektronische als auch medizinische Geräte verwenden LNAs. Ein durchschnittlicher LNA kann eine Leistungsverstärkung von 20 Dezibel bieten. Das Signal-Rausch-Verhältnis kann sich um weniger als einen Faktor zwei verringern (3dB Rauschzahl). Während LNAs mit schwachen Signalen umgehen, sind die Auswirkungen zuverlässiger Signale ebenfalls von wesentlicher Bedeutung. Leistungsstarke Signale in Verbindung mit der hohen Verstärkung von LNAs sind für Intermodulationsverzerrungen verantwortlich.
6) Koaxial- und Hohlleiter-Leistungsverstärker
Diese PAs werden an der Vorderseite von HF-Sendern platziert und wandeln winzige Kommunikationssignale um. Das Signal wird dann verstärkt und über eine Hochleistungsantenne übertragen. Ein Leistungsverstärker sorgt für ununterbrochene hohe Verstärkungspegel einer Nachricht. Die Konstruktion eines Leistungsverstärkers ist eine Herausforderung, wenn man seine vielfältigen Einsatzmöglichkeiten bedenkt. Ein besonderes Merkmal von Leistungsverstärkern sind ihre Schutzschaltungen.
Das HF-Signal wird durch Strom-/Spannungsverstärker vorverstärkt. Die modifizierte Nachricht wird dann zur Verstärkung durch den Leistungsverstärker geschickt. Viele Lautsprecher benötigen den niedrigsten Schwellenwert, um zu funktionieren.
7) Linearer Verstärker
Der Ausgang des linearen Verstärkers steht in direktem Zusammenhang mit dem Eingangssignal. Er kann mehr Leistung an die Last abgeben – die unmittelbare Ausgabe führt zu keinerlei Problemen mit Verzerrungen, Oberwellen oder Intermodulationen. Lineare Verstärker werden standardmäßig in Audio- und Prüfgeräten sowie im Amateurfunk eingesetzt.
Eine vollkommen lineare Nachbildung des ursprünglichen Eingangssignals ist hypothetisch. Bauteile wie Transistoren oder Vakuumröhren gehorchen nichtlinearen Leistungsgesetzen. Auch sie sind auf Schaltungstechniken angewiesen. Die Klasseneinteilung hängt vom Wirkungsgrad und der Art der Vorspannung (+ve oder -ve) von linearen Verstärkern ab. Zu den Klassen gehören Klasse A, Klasse B, Klasse AB1, Klasse AB2 und Klasse C. Ein Anstieg des Wirkungsgrads deutet auf nichtlineare Verstärker hin.
8) Bi-direktionale Verstärker
Bi-direktionale Verstärker können sowohl als Empfänger als auch als Sender fungieren. Ein typisches Beispiel ortet ein drahtloses Signal und verstärkt es. Das verstärkte Signal wird dann im gesamten Gebiet ausgestrahlt. Bidirektionale Verstärker sind wichtige Bestandteile von Geräten zur Erweiterung der Signalreichweite. Es gibt zwei Kategorien von bidirektionalen Verstärkern: Vollduplex und Halbduplex.
Beide können sowohl Signalübertragungen als auch Signalempfang durchführen. Im Gegensatz zu den Vollduplex-Verstärkern können Halbduplex-Verstärker jedoch nicht beides auf einmal leisten.
9) Hi-Rel-Verstärker
Das „Hi-Rel“ steht für hohe Zuverlässigkeit. Diese Komponenten haben eine zuverlässige und gleichbleibende Leistung während ihrer gesamten Lebensdauer. Die Teile haben auch eine geprüfte geringere Ausfallrate. Im Vergleich zu den anderen Verstärkern sind sie bei den Standardverfahren für Zuverlässigkeit besser. Hi-Rel-Verstärker können auch unter extremen Bedingungen gut funktionieren.
High-Rel-Verstärker werden üblicherweise in der Automobilindustrie, der militärischen Verteidigung, der Luft- und Raumfahrt und der medizinischen Forschung eingesetzt. Zuverlässigkeit und Präzision sind in diesen Segmenten von entscheidender Bedeutung. Die Erfüllung internationaler Teststandards ist daher für jeden High-Rel-Verstärker sehr wichtig.
10) Industrielle Verstärker
Industrieverstärker werden in kommerziellen Anwendungen eingesetzt. Unternehmen und Hersteller nutzen sie, um Waren und Dienstleistungen bereitzustellen.
Das spezifische Leiterplattendesign ermöglicht unterschiedliche Schaltungen. So können verschiedene HF-Verstärkerschaltungen in unterschiedlichen Bereichen Anwendung finden.
Alt-Verstärker PCB
3. Faktoren, die bei der Auswahl eines linearen Allzweck-HF-Verstärkers zu berücksichtigen sind
3.1 Frequenzbereich
HF-Verstärker bewegen sich im Bereich von 20 KHz bis 300 GHz. Ein gutes Design kann diesen Bereich für die meisten Anwendungen abdecken.
3.2 Verstärkung
Die Leistungsverstärkung des Verstärkers ist ein Maß für die Verstärkung der Eingangsleistung. Die Verstärkung variiert bei verschiedenen Lautsprechern. Jede Anwendung benötigt eine bestimmte Verstärkung.
Bei der HF-Verstärkung ist die Verstärkung das Verhältnis von Ausgang zu Eingang. Man drückt es in dB aus.
Verstärker-Verstärkung
Spannungsverstärkung (AV) = =
Stromverstärkung (Ai) = =
Leistungsverstärker-Verstärkung (AP) =
3.3 Eingangs-/Ausgangsimpedanz
Ein einfacher HF-Verstärker verwendet ein Kondensator-Induktor-Netzwerk oder ein LC-Netzwerk. Das L-Netzwerk hilft bei der Impedanzanpassung, aber es ist wichtig, die Eingangs- und Ausgangsimpedanz zu bestimmen. Im Allgemeinen halten wir die Impedanz bei 50 Ω.
Man bezeichnet sie als Zin und Zout, wobei Zin von der Einspeisung in den Verstärker abhängt. Zout hängt von der Lastimpedanz RL an den Anschlüssen ab.
3.4 Rauschzahl
Der Verstärker empfängt unerwünschte Hintergrundsignale und verarbeitet sie. Daraus ergibt sich die Rauschzahl.
Per Definition ist die Rauschzahl der in Dezibel ausgedrückte Rauschfaktor.
Das SNR vergleicht die Signalleistung mit dem Rauschen im Hintergrund. Ein Wert von mehr als 1,1 bedeutet, dass das Signal im Vergleich zum Rauschen stärker ist.
Wenn kein Rauschen erzeugt wird, hat der HF-Verstärker eine Rauschzahl von Null. In praktischen Fällen sollte die Rauschzahl unter 3 dB liegen.
Das richtige Leiterplattendesign hilft bei der Erzielung der gewünschten Leistung.
3.5 Ausgangsleistung
Die Ausgangsleistung eines HF-Senders ist die tatsächliche Energiemenge, die als Ausgang bereitgestellt wird. Man gibt sie in Watt an. Der Sender verstärkt die Eingangsleistung um ein Vielfaches. Dann erhält man die endgültige Ausgangsleistung. Die Ausgangsleistung ist lediglich gleich der Eingangsleistung plus der Verstärkung.
3.6 Schnittpunkt dritter Ordnung und 1-dB-Kompressionspunkte
Die Linearität ist ein wesentlicher Faktor bei der Spezifikation des RC-Verstärkers. Der Intercept dritter Ordnung (IP3) ist ein Maß für die Linearität des HF-Verstärkers. Die Linearität entscheidet über den Umfang der Datenerhaltung und die optimale Nutzung der Bandbreite. Sie ist wesentlich für die Bestimmung des Wirkungsgrads des Lautsprechers.
Wenn Sie die Eingangsleistung erhöhen, nimmt die Ausgangsleistung zu. Ab einem bestimmten Punkt flacht die Kurve ab. Das ist ein Zeichen für Verzerrungen.
Der Schnittpunkt dritter Ordnung misst, wie viel Signal der Verstärker verarbeiten kann. Er zeigt die Grenze an, bei der Verzerrungen oder Störungen auftreten.
3.7 Festkörpertechnik
Die meisten HF-Verstärker werden in der Struktur von Festkörperschaltungen hergestellt. CMOS ist das gebräuchlichste Material für den Lautsprecher; Silizium-Germanium ist das zuverlässigste Material, das für HF-Verstärker verwendet wird.
Alt – Frequenzbereich für Verstärker
3.8 DC-Leistung
Die Ausgangsleistung ist die gesamte verstärkte Leistung an der Ausgangsklemme. Sie hängt von der Impedanz der Schaltung ab und ist ein wesentlicher Parameter für die Auslegung des Transistors.
1,8 bis 6 V ist der gesamte Betriebsbereich von Standard-IC-HF-Verstärkern. Die Spannung an der Eingangsseite bleibt nicht immer gleich. Daher kann auch die Ausgangsleistung variieren. Die Ausgangsleistung kann von 20 mA bis zu mehr als 100 mA reichen.
Der Strom verringert sich um einige Milliampere, wenn der Verstärker im Standby-Modus arbeitet.
3.9 Verpackung
Die meisten HF-Verstärker müssen den verfügbaren Platz gut ausnutzen. Sie sind in der Regel winzige Gehäuse und nutzen die Vorteile der Oberflächenmontagetechnik (SMT). Zu diesem Zweck werden hochentwickelte Geräte eingesetzt.
Auch DFN und SOT-89 werden von Ingenieuren häufig verwendet. Es gibt Größen von 2× 2 mm bis hin zu 5 × 5 mm.
Bei der HF-Verpackung werden Mikrochips in die Leiterplatten integriert, wodurch Platz gespart und die Effizienz verbessert wird. Sie sind in der Verteidigungsindustrie und in der Luft- und Raumfahrt in kleinen Stückzahlen unverzichtbar.
Alt – PCB-Verpackung
3.10 Temperatur
Die Verstärkung und die Rauschzahl Ihres Verstärkers können sich aufgrund eines Anstiegs oder Falls der Betriebstemperatur ändern. Die meisten HF-Verstärker können von -40°C bis +85°C arbeiten. Einige können sogar Temperaturen von bis zu 105°C standhalten.
Die Temperatur ist auch von der Umgebungstemperatur abhängig.
4. Was bewirkt eine Neutralisierungsschaltung in einem RF-Verstärker?
Alt- Amp PCB neutralisieren
Die Neutralisierungsschaltung ist eine wesentliche Komponente in der HF-Verstärkerschaltung. Sie wirkt den Auswirkungen der Zwischenelektrodenkapazität entgegen bzw. neutralisiert diese.
Die Zwischenelektrodenkapazität zwischen der Basis und der Kollektorplatte hat eine negative Rückkopplung. Diese Rückkopplung ist für die geringere Verstärkung des Verstärkers verantwortlich. Sie müssen der negativen Rückkopplung eine positive Rückkopplung entgegensetzen. Ein Rückkopplungskondensator speist ein Signal zurück, das in Phase mit der Basis bleibt.
Die Neutralisierung hilft bei der Korrektur unerwünschter Rückkopplungen. Rückkopplung vom Knoten-Kathoden-Gitter im Verstärker kann andere Arten der Rückkopplung sein. Die Neutralisierung beseitigt alle problematischen Rückkopplungen.
Als Ergebnis können Sie Ihren Verstärker ohne Probleme verwenden. Auch die Leistung verbessert sich, ohne dass es zu Störungen kommt.
Die Neutralisierung ist auch für die Stabilität und Linearität wichtig. Sie ist entscheidend für eine professionelle Umgebung, in der alles perfekt sein muss.
5. Wie berechnet man das RF-Signal durch den Verstärker?
Die Berechnung des HF-Signals durch einen Verstärker ist aus mehreren Gründen erforderlich. Dazu gehört die Leistungsanalyse. Hier sind die Schritte zur Bestimmung des HF-Signals durch Ihren Verstärker. Für diese Aufgabe benötigen Sie einen Spektrumanalysator mit eingebautem Generator.
Befolgen Sie dann die unten aufgeführten einfachen Schritte.
Schritt 1
Verbinden Sie den Ausgang Ihres Mitlaufgenerators über Kabel mit dem Eingang des Spektrumanalysators. Vergessen Sie nicht, die Adapter anzuschließen, falls Ihr Verstärker über solche verfügt.
Schritt 2
Aktivieren Sie nun die spezielle Normalisierungsfunktion Ihres Geräts. Dadurch wird die Kurve auf 0 dB abgesenkt. Jetzt haben Sie die perfekte Voraussetzung, um mit Ihren Tests zu beginnen.
Schritt 3
Schließen Sie nun Ihren Verstärker an den Eingang Ihres Spektrumanalysators und den Ausgang des Generators an; er zeigt Ihnen die Frequenzgangkurve Ihres HF-Signals an. Sie können sogar den Frequenzbereich für eine maximale Verstärkung und die beste Leistung berechnen.
6. Wie testet man einen RF-Verstärker?
Kommerzielle Lösungen: Sie können direkt kommerzielle Testlösungen für Ihren HF-Verstärker verwenden. Mit ihnen können Sie Ihr Mikrofon problemlos testen. Der Spektrumanalysator ist ein Beispiel für kommerzielle HF-Verstärkertestlösungen. Sie können immer mit genauen Ergebnissen rechnen, ohne dass es zu Fehlern kommt.
Verwendung von Detektoren:
Detektoren sind hoch, um Signalleistungen zu testen. Sind in Wirklichkeit Dioden. Sie können den HF-Träger in eine proportionale Spannung umwandeln. Sie messen den Ausgang des HF-Schaltkreises, und Sie benötigen für den Test Oszilloskope. Die Detektoren eignen sich zur Messung der Signalstärke auch für drahtlose Systeme.
Messung des Spektrums:
Sie können einen Test durchführen, um das HF-Spektrum beim Schalten zu ermitteln. Dabei brauchen Sie keine Störsignale zu erzeugen, die andere Empfänger in der Nähe stören. Die Geräte eignen sich hervorragend zur Messung der Rauschzahl für verschiedene HF-Anwendungen. Sie können dies über einen breiten Frequenzbereich hinweg tun.
Fazit
Wir hoffen, dass die oben genannten Begriffe und Faktoren Ihnen als Orientierung dienen können. Bevor Sie den benötigten HF-Verstärker spezifizieren, müssen Sie wissen, welches Signal Sie verwenden wollen. Bestimmen Sie den Frequenzbereich und die Bandbreite; rechnen Sie nach; berechnen Sie die Verstärkung und die Ausgangsleistung. Achten Sie bitte auch auf die Verpackung.
Der HF-Verstärker ist eine wichtige Komponente. Seine Komponente wandelt das Signal in hochauflösende Wellen um. Vergewissern Sie sich, dass Sie sich beim Design auf zuverlässige PCB-Marken verlassen. Das erhöht die Erfolgsaussichten.
Sie können zu OurPCB navigieren. Erfahren Sie, warum ein gutes PCB-Design erforderlich ist. Bereiten Sie sich auf ein erfolgreiches HF-Verstärkerprojekt vor.
