7 Tips Penting Merancang Penguat RF Low-Noise
Desain RF front-end yang menarik baru dari transceiver radio-frekuensi (RF) berkinerja tinggi memastikan teknologi persuasif terbaik. Secara umum, jika Anda berencana untuk meningkatkannya hanya dengan meningkatkan lebar transistor atau tegangan pasokan daya, itu akan menciptakan masalah desain. Anda mungkin memerlukan ukuran PCB yang lebih besar, dan akan ada konsumsi daya lebih banyak. Dalam artikel ini, kami akan memperkenalkan tips untuk struktur desain low-noise amplifier (LNA) untuk receiver/transceiver RF.
Kami akan membantu Anda menghasilkan PCB LNA yang memberikan performa maksimal dengan beroperasi pada daya rendah.
Mengatur Sirkuit Low Noise Amplifier dengan Noise Figure Rendah
Anda perlu menyusun skematik low noise amplifier yang inovatif untuk mengurangi konsumsi daya dan tegangannya. Low noise amplifier memperkuat sinyal daya antena sambil memastikan bahwa kebisingan lebih sedikit. Ini akan menyediakan gain yang cukup untuk mengatasi noise dari tahap-tahap berikutnya.
Secara umum, skematik LNA memiliki blok pencocokan impedansi input dan output dengan blok amplifikasi di antaranya. Anda harus memastikan untuk memeriksa batasan gain dari RF front-end Anda dan kemudian meminimalkan noise figure sesuai dengan itu. Misalnya, bisa ada batasan bahwa gain maksimum yang dapat dicapai adalah 20 dB pada radiofrekuensi 2,4 GHz.
Kami merekomendasikan Anda untuk merancang noise amplifier linear dengan inductor. Mereka bersifat reaktif, dan oleh karena itu mereka tidak akan menambahkan noise apa pun ke PCB Anda. Ini adalah fakta bahwa resonansi LC selalu meningkatkan performa noise dan gain LNA.
Menghitung Noise Figure dan Metrik Performa Gain
Jadi, kami baru saja memberitahu Anda untuk menjaga noise figure PCB agar rendah. Tetapi bagaimana Anda dapat memastikannya rendah? Anda perlu merumuskan rumus dan kemudian melakukan analisis. Umumnya, Anda akan memperoleh noise figure dan metrik performa gain untuk memeriksa aktivitas PCB LNA Anda.
Biasanya, Anda dapat menghitung gain dari rangkaian LNA apa pun dengan merumuskan rumus yang mencakup impedansi beban dan transconductansi efektif transistor. Untuk noise figure, Anda dapat menggunakan rumus umum berikut untuk analisis:
Gunakan PCB Low Noise Amplifier Multilayer
Penting untuk dicatat bahwa low noise amplifier PCB akan beroperasi pada Radio Frequency. Oleh karena itu, jika Anda merancang tata letak PCB 4 lapis, itu akan mempertahankan ground plane konstan. Ini akan lebih lanjut mengizinkan distributed RF decoupling dari area daya DC antara dua lapis ground plane utama.
Tata letak PCB dari skematik rangkaian low noise amplifier memerlukan titik referensi RF umum. Ini adalah titik ground RF untuk semua sinyal RF dari port input atau output. Dengan menambahkan ground umum, Anda akan memastikan bahwa semua titik berada pada potensial yang sama.
Dalam desain PCB 4 lapis, Anda dapat menetapkan satu power plane, dua ground planes, dan satu lapis jejak sirkuit. Selanjutnya, akan lebih baik jika Anda dengan cukup merancang bentuk dan lebar jejak tembaga. Ini akan mengurangi induktansi, kapasitansi, dan resistansi terdistribusi dalam rangkaian low noise amplifier.
PCB 4 lapis juga akan mengizinkan Anda untuk mendapatkan ukuran microstrip line yang dapat dikelola. Microstrip line adalah pelari logam yang sangat konduktif pada PCB rentang RF. Anda dapat menghubungi produsen PCB untuk menghitung parameter seperti konstanta dielektrik, bobot tembaga, data bahan, ketebalan core, dan layer stack standar. Menggunakan informasi ini, Anda dapat dengan mudah mencocokkan microstrip line dengan nilai impedansi yang diperlukan. Akhirnya, akan lebih baik jika Anda merancang jejak bias penuh untuk mengurangi resistansi jalur.
Gunakan Surface Mount Devices pada PCB Low Noise Amplifier
Surface-mount technology adalah cara di mana Anda langsung memasang komponen listrik pada papan sirkuit tercetak. Jika Anda menggunakan surface mount devices, Anda akan mendapatkan jejak tembaga yang lebih pendek dan ukuran PCB noise amplifier yang lebih kecil. Dan, dalam rangkaian RF, itu akan mengurangi resistansi dan kapasitansi parasit.
Selain itu, akan lebih baik jika Anda menjaga hubungan antara komponen surface mount dan ground tetap pendek. Ini adalah untuk mengurangi impedansi. Anda juga dapat melakukannya dengan merancang dua atau tiga via paralel pada ground plane.
Titik krusial lainnya adalah menentukan rentang pengujian suhu dari rangkaian low noise amplifier Anda. Komponen surface mount Anda harus dapat berfungsi dalam rentang suhu ini. Selanjutnya, Anda dapat menggunakan banana jacks untuk koneksi bias voltage, ground, dan power supply. Untuk mendapatkan konektivitas RF, Anda dapat menggunakan konektor SMA pada PCB low noise amplifier Anda. Selain berukuran kecil, mereka menawarkan rentang frekuensi yang luas dan keandalan tinggi.
Low-noise Amplifier – Pilih Bahan PCB yang Tepat untuk Rangkaian Low Noise Amplifier
Bahan PCB yang dapat diterima dapat membantu desain low noise amplifier Anda. Ini akan mengurangi tingkat panas pada keterbatasan amplifier seperti noise figure dan gain. Secara keseluruhan, pemilihan PCB dapat memberikan kontribusi signifikan terhadap tingkat performa akhir dari desain LNA Anda.
Anda perlu mempertimbangkan berbagai properti bahan PCB sebagai kandidat desain untuk Low-noise Amplifier. Parameter ini mencakup dissipation factor (Df), dielectric constant (DK atau εr), thermal conductivity, temperature coefficient of Dk, dan substrate thickness tolerance.
Misalnya, Anda harus mengatur Dk dari bahan PCB secara ketat di seluruh bahan untuk mencapai pencocokan impedansi yang kaku. Anda akan sering memerlukannya untuk menjaga noise figure amplifier tetap rendah. Selain itu, dielectric constant (Tc Dk) temperature coefficient juga memengaruhi noise figure ini dan jaringan pencocokan impedansi.
Low-noise Amplifier – Desain PCB Anda Menurut Persyaratan Sinyal Frekuensi Tinggi
Selalu ingat bahwa Anda sedang menangani sinyal frekuensi tinggi dalam rangkaian noise amplifier kecil Anda. PCB akan beroperasi dalam rentang radio frequency, jadi Anda harus merancangnya sesuai dengan itu. Seperti yang telah kita bahas, diperlukan untuk menggunakan board multilayer untuk mengurangi gangguan. Noise dari papan empat lapis 20 dB lebih kecil daripada papan double-panel dengan bahan yang sama. Pada saat yang sama, ada juga kekhawatiran bahwa produksi akan lebih rumit. Biaya akan lebih tinggi, dan Anda akan membutuhkan keahlian untuk merancang tata letak PCB.
Sinyal RF dalam rangkaian low noise amplifier tidak boleh membentuk loop saat wiring. Jika Anda tidak dapat menghindarinya, Anda dapat memastikan untuk menjaganya sekecil mungkin. Anda juga harus memperhatikan crosstalk, yang dapat berkembang pada jarak dekat dengan garis sinyal paralel. Crosstalk adalah sinyal noise yang tidak diinginkan di antara sinyal RF karena interferensi medan elektromagnetik di dekatnya.
Ada berbagai metode untuk menghindari crosstalk. Anda dapat mencoba menghubungkan garis paralel dalam satu lapis secara tegak lurus dan lapis yang berbeda. Juga, Anda harus menggunakan jumlah via yang lebih sedikit dalam desain low noise amplifier Anda. Ini akan meningkatkan kecepatan dan mengurangi error data. Akhirnya, harap menjaga kawat di antara pin tetap pendek. Ini adalah untuk menghindari coupling dengan komponen karena kawat sinyal RF yang lebih panjang.
Capai Sirkuit Pencocokan Impedansi yang Kaku dari Low-noise Amplifier Anda
Anda perlu mencoba untuk mendapatkan sirkuit pencocokan impedansi yang kaku untuk low noise amplifier Anda. Ini memungkinkan performa noise optimal, filtering, dan memberikan stabilitas input dan output. Elemen pasif seperti resistor, strip lines, kapasitor, dan inductor membentuk sirkuit pencocokan.
Toleransi bahan PCB seperti ketebalan tembaga dan toleransi lebar konduktor memengaruhi sirkuit ini. Jika ada masalah yang terkait dengan pembuatan sirkuit, itu juga akan memengaruhi sirkuit pencocokan impedansi Anda. Ukuran toleransi ini tergantung pada desain spesifik sistem LNA.
Misalnya, toleransi ketebalan tembaga memiliki dampak yang lebih signifikan pada struktur coupling, seperti coplanar circuits.
Di sisi lain, pengaruhnya pada lebar dan ketebalan konduktor substrat adalah yang menjadi perhatian. Channel yang lebih tipis menunjukkan penyesuaian impedansi yang lebih signifikan daripada channel yang lebih tebal untuk peningkatan lebar konduktor.
DK tolerance adalah parameter lain untuk PCB, yang dapat memengaruhi jaringan pencocokan impedansi yang diperlukan dalam desain LNA.
Ringkasan
Jadi, ini adalah beberapa tips yang dapat Anda ikuti untuk merancang rangkaian low noise amplifier Anda dengan benar. Anda membutuhkan jaringan pencocokan impedansi yang tepat, bahan PCB, lapis PCB, sirkuit bias, noise figure, dan gain. Anda dapat memastikan desain berkualitas dengan merancang PCB low noise amplifier Anda sesuai dengan persyaratan sinyal frekuensi RF.
Jika Anda membutuhkan penyedia layanan PCB yang tepat. Untungnya, ada berbagai layanan manufaktur PCB, Anda dapat menghubungi kami, dan kami dapat menyediakan teknologi, bahan, dan layanan berkualitas. Hubungi kami sekarang.
