IntroductionThe Need to Amplify Sig

Introduction

The Need to Amplify Signals

An amplifier is one of the most common electrical elements in any system. The requirements for amplification are as varied as the systems where they are used. Amplifiers are available in a large number of form factors ranging from miniscule ICs to the largest high-power transmitter amplifiers. In the following discussion the focus will be on solid state power amplifiers used at microwave frequencies, particularly in test and measurement applications.

Microwave power amplifiers may be used for applications ranging from testing passive elements, such as antennas, to active devices such as limiter diodes or MMIC based power amplifiers. Furthermore, other applications include testing requirements where a relatively large amount of RF power is necessary for overcoming system losses to a radiating element, such as may be found at a compact range, or where there is a system requirement to radiate a device-under-test (DUT) with an intense electromagnetic field, as may be found in EMI/EMC applications.

As varied as the system requirements may be, the specific requirements of a given amplifier can also vary considerably. Nevertheless, there are common requirements for nearly all amplifiers, including frequency range, gain/gain flatness, power output, linearity, noise figure/noise power, matching, and stability. Often there are design trade-offs required to optimize any one parameter over another, and performance compromises are usually necessary for an amplifier that may be used in a general purpose testing application.

The following discourse includes a description of amplifier topologies introducing the basics of spatially combined distributed amplifiers, a discussion of typical amplifier specifications and a review of performance verification measurements.

Broadband Microwave Power Amplifiers

There are numerous techniques for designing microwave power amplifiers. These may be broadly split between tube and solid state technologies. For high power requirements (> 100 Watts), typically these are satisfied with tube based designs. Tube amplifiers, such as Traveling Wave Tube Amplifiers (TWTAs), require a high voltage power supply, typically require warm-up time, and have significant aging related issues. For solid state amplifiers to achieve similar performance often requires switching between
narrow-band amplifiers, with deleterious effects to the overall linearity and gain/power flatness. The switches themselves embody performance compromises. Mechanical switches, while quite linear and relatively low loss, have switching speed limitations, and are subject to failure after repeated switching cycles. Solid state switches may overcome the speed issue, but are not nearly so linear or low loss. Both the signal fidelity and loss issues limit the usefulness of solid state switches for high power microwave amplifiers. Furthermore, switching between narrowband amplifiers requires external stimulus with the software control complication that entails.


A topology often favored for generating modest amounts of microwave power output is to combine the outputs of several relatively low output power amplifiers. The individual amplifiers usually have a “distributed” or “traveling wave” topology1. The distributed amplifier topology achieves a large frequency range by arraying individual transistors; each representing shunt capacitances between series inductances, to create a semi-lumped representation of a transmission line (see Figure 1). This amplifier topology is often fabricated using MMIC techniques, and has been optimized to the point where single amplifiers can provide up to nearly 1 Watt of saturated power output. Nevertheless, it is no trivial task, using conventional planar circuit techniques, to combine the power output of even a small number of these distributed amplifiers over a full decade frequency range, without incurring unacceptable losses or poor flatness characteristics.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำจำเป็นในการขยายสัญญาณเพาเวอร์แอมป์เป็นหนึ่งองค์ประกอบไฟฟ้าทั่วทุกระบบ ความต้องการสำหรับขยายจะแตกต่างที่ระบบที่พวกเขาจะใช้ เครื่องขยายเสียงมีขนาดใหญ่ในรูปแบบปัจจัยตั้งแต่ miniscule ICs เครื่องขยายเสียงสัญญาณที่กำลังแรงสูงสุด ในการสนทนาต่อไปนี้ โฟกัสจะอยู่บนของแข็งเพาเวอร์แอมป์ที่ใช้ความถี่ไมโครเวฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานวัดและทดสอบอาจใช้ไมโครเวฟเพาเวอร์แอมป์สำหรับการใช้งานตั้งแต่การทดสอบองค์ประกอบแฝง เช่นเสาอากาศ อุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่เช่นพร้อมลิมิตเตอร์ไดโอดได้หรือ MMIC ที่ใช้เพาเวอร์แอมป์ นอกจากนี้ อื่น ๆ รวมถึงการทดสอบความต้องที่จำเป็นสำหรับการขจัดหมดสิ้นสูญเสียระบบไปยังองค์ประกอบ radiating เช่นอาจพบในช่วงขนาดเล็ก หรือมีความต้องการระบบการฉายอาจพบได้ในโปรแกรมประยุกต์อีเอ็ม ไอ/EMC เป็นอุปกรณ์ภายใต้ทดสอบ (บิลพัสดุ์) มีความเข้มสนามแม่เหล็ก พลังงาน RF จำนวนค่อนข้างมากแตกต่างกันตามข้อกำหนดของระบบ ความต้องการเฉพาะของเพาเวอร์แอมป์ให้สามารถแตกต่างกันมาก อย่างไรก็ตาม มีข้อกำหนดทั่วไปสำหรับเครื่องขยายเสียงเกือบทั้งหมด รวมถึงช่วงความถี่ กำไร/กำไรเรียบ พลังงาน แบบดอกไม้ พลังงานเสียงรูป/เสียง จับคู่ และความมั่นคง มักจะมีการออกแบบทางเลือกต้องปรับพารามิเตอร์ใด ๆ หนึ่งกว่าอีก และรับประสิทธิภาพมักจะจำเป็นสำหรับเพาเวอร์แอมป์ที่สามารถใช้ในวัตถุประสงค์ทั่วไปการทดสอบโปรแกรมประยุกต์วาทกรรมดังต่อไปนี้มีคำอธิบายขยายโทแนะนำพื้นฐาน spatially รวมกระจายเครื่องขยายเสียง สนทนาของเพาเวอร์แอมป์ทั่วไปรายละเอียด และตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานตรวจสอบวัดไมโครเวฟแบบบรอดแบนด์เพาเวอร์แอมป์มีเทคนิคมากมายสำหรับการออกแบบเพาเวอร์แอมป์ไมโครเวฟ เหล่านี้อาจแบ่งระหว่างท่อและเทคโนโลยีของแข็งอย่างกว้างขวาง สำหรับความต้องการพลังงานสูง (> 100 วัตต์), โดยทั่วไปเหล่านี้พอใจกับการออกแบบท่อที่ใช้ เครื่องขยายเสียงหลอด เช่นเดินทางคลื่นหลอดเครื่องขยายเสียง (TWTAs), ต้องการจ่ายไฟแรงดันสูง โดยทั่วไปต้องใช้เวลาในการอุ่นเครื่อง และสำคัญอายุประเด็นที่เกี่ยวข้อง สำหรับเครื่องขยายเสียงของแข็งเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพคล้ายกันมักจะต้องสลับไปมาระหว่างวงแคบเครื่องขยายเสียง มีผลร้ายเพื่อความเรียบแบบดอกไม้และกำไรพลังงานโดยรวม สวิตช์ตัวเองรวบรวมรับประสิทธิภาพ สวิตช์ทางกล ในขณะที่ขาดทุนค่อนข้างต่ำ และค่อนข้างเส้น มีการสลับข้อจำกัดความเร็ว และอาจล้มเหลวหลังจากซ้ำสลับวงจร สลับสถานะของแข็งอาจเอาชนะเรื่องความเร็ว แต่ เส้น หรือต่ำเพื่อไม่ให้ขาดทุน ทั้งสัญญาณความจงรักภักดีและการสูญเสียปัญหาจำกัดประโยชน์ของสวิตช์ของแข็งสำหรับเครื่องขยายเสียงไมโครเวฟกำลังสูง นอกจากนี้ การสลับไปมาระหว่างเครื่องขยายเสียง narrowband ต้องกระตุ้นภายนอกที่ มีภาวะแทรกซ้อนการควบคุมซอฟต์แวร์ที่มี โทโพโลยีที่ชื่นชอบสำหรับการสร้างจำนวนผลผลิตพลังงานไมโครเวฟที่เจียมเนื้อเจียมตัวมักจะรวมการแสดงผลหลายผลผลิตค่อนข้างต่ำเพาเวอร์แอมป์ เครื่องขยายเสียงแต่ละตัวมักจะ "แจกจ่าย" หรือ "เดินทางคลื่น" topology1 โทโพโลยีแบบกระจายขยายได้รับช่วงความถี่ขนาดใหญ่ โดย arraying transistors ละ แต่ละตัวแทน capacitances ทางเชื่อมโพรงระหว่างชุด inductances การสร้างตัวแทน lumped กึ่งสายส่ง (ดูรูปที่ 1) โทโพโลยีนี้ขยายมักจะหลังสร้างโดยใช้เทคนิค MMIC และการปรับให้เหมาะสมไปยังจุดที่เครื่องขยายเสียงเดียวสามารถให้ได้พลังงานอิ่มตัวเกือบ 1 วัตต์ อย่างไรก็ตาม ก็ไม่มีภารกิจเล็กน้อย ใช้เทคนิควงจรปกติระนาบ รวมผลพลังงานแม้จำนวนเล็ก ๆ ของเครื่องขยายเสียงเหล่านี้กระจายผ่านช่วงความถี่เต็มทศวรรษ ดังกล่าวไม่สามารถยอมรับการขาดทุนหรือลักษณะเรียบดี

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำความต้องการที่จะขยายสัญญาณเครื่องขยายเสียงเป็นหนึ่งในองค์ประกอบไฟฟ้าพบมากที่สุดในระบบใดๆ ข้อกำหนดสำหรับเครื่องขยายเสียงจะแตกต่างกันเป็นระบบที่พวกเขาจะใช้ เครื่องขยายเสียงที่มีอยู่ในจำนวนมากของรูปแบบปัจจัยตั้งแต่ ICs miniscule ในการใช้พลังงานสูงที่ใหญ่ที่สุดแอมป์เครื่องส่งสัญญาณ ในการอภิปรายต่อไปนี้จะมุ่งเน้นในการขยายอำนาจของรัฐที่มั่นคงใช้ในความถี่ไมโครเวฟโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการทดสอบและการประยุกต์ใช้การวัด. ไมโครเวฟขยายอำนาจอาจจะใช้สำหรับการใช้งานตั้งแต่การทดสอบองค์ประกอบเรื่อย ๆ เช่นเสาอากาศไปยังอุปกรณ์ที่ใช้งานเช่นไดโอด จำกัด หรือตาม MMIC ขยายอำนาจ นอกจากนี้การใช้งานอื่น ๆ รวมถึงความต้องการการทดสอบที่เป็นจำนวนเงินที่ค่อนข้างใหญ่ของพลังงาน RF เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการเอาชนะความสูญเสียระบบองค์ประกอบแผ่เช่นอาจจะพบว่าช่วงที่มีขนาดกะทัดรัดหรือที่มีความต้องการระบบแผ่อุปกรณ์เข้าใจ การทดสอบ (DUT) กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงในขณะที่อาจจะพบได้ในการใช้อีเอ็มไอ / อีเอ็มซี. ในฐานะที่แตกต่างกันถึงความต้องการของระบบอาจจะต้องการที่เฉพาะเจาะจงของเครื่องขยายเสียงที่กำหนดนอกจากนี้ยังสามารถแตกต่างกันมาก แต่มีความต้องการที่พบบ่อยสำหรับเครื่องขยายเสียงเกือบทั้งหมดรวมทั้งความถี่ช่วงที่ได้รับ / ความเรียบกำไรส่งออกพลังงานเชิงเส้นรูปเสียง / พลังเสียงที่ตรงกันและความมั่นคง มักจะมีการแลกเปลี่ยนการออกแบบที่จำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพของคนใดคนหนึ่งพารามิเตอร์ไปอีกและการประนีประนอมผลการดำเนินงานมักจะเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับเครื่องขยายเสียงที่อาจจะนำมาใช้ในการทดสอบการใช้งานทั่วไปโปรแกรม. วาทกรรมต่อไปรวมถึงรายละเอียดของโครงสร้างเครื่องขยายเสียงแนะนำพื้นฐานของการสันนิฐาน รวมแอมป์กระจายการอภิปรายของสเปคเครื่องขยายเสียงโดยทั่วไปและการทบทวนการวัดประสิทธิภาพการตรวจสอบได้. บรอดแบนด์ไมโครเวฟเครื่องเสียงมีเทคนิคมากมายสำหรับการออกแบบเครื่องขยายเสียงพลังไมโครเวฟ เหล่านี้อาจจะแยกวงกว้างระหว่างท่อและเทคโนโลยีของรัฐที่มั่นคง สำหรับความต้องการพลังงานสูง (> 100 วัตต์) โดยปกติเหล่านี้มีความพึงพอใจที่มีการออกแบบตามท่อ แอมป์หลอดเช่นการเดินทางวงจรขยายหลอดคลื่น (TWTAs) ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟแรงดันสูงซึ่งโดยปกติจะต้องใช้เวลาอบอุ่นขึ้นและมีริ้วรอยอย่างมีนัยสำคัญประเด็นที่เกี่ยวข้อง สำหรับแอมป์ของรัฐที่มั่นคงเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพที่คล้ายกันมักจะต้องสลับไปมาระหว่างแอมป์วงแคบที่มีผลอันตรายกับเส้นตรงโดยรวมและกำไร / ความเรียบพลังงาน สวิทช์ตัวเองรวมถึงการประนีประนอมประสิทธิภาพ สวิทช์วิศวกรรมในขณะที่การสูญเสียค่อนข้างเชิงเส้นและค่อนข้างต่ำมีการเปลี่ยนข้อ จำกัด ความเร็วและอาจมีการล้มเหลวหลังจากรอบสลับซ้ำแล้วซ้ำอีก สวิทช์ของรัฐที่มั่นคงอาจเอาชนะปัญหาความเร็ว แต่ไม่ได้เกือบเพื่อเชิงเส้นหรือการสูญเสียต่ำ ทั้งความคมชัดของสัญญาณและปัญหาการสูญเสีย จำกัด ประโยชน์ของสวิทช์ของรัฐที่มั่นคงสำหรับแอมป์ไมโครเวฟกำลังสูง นอกจากนี้สลับไปมาระหว่างเครื่องขยายเสียง narrowband ต้องกระตุ้นภายนอกที่มีภาวะแทรกซ้อนควบคุมซอฟต์แวร์ที่สร้างความ. โครงสร้างที่ชื่นชอบมักจะสร้างจำนวนเจียมเนื้อเจียมตัวของการส่งออกพลังงานไมโครเวฟที่จะรวมผลของหลายค่อนข้างขยายอำนาจเอาท์พุทต่ำ แอมป์แต่ละคนมักจะมี "กระจาย" หรือ "คลื่นเดินทาง" topology1 โทโพโลยีแอมป์กระจายประสบความสำเร็จในช่วงความถี่ที่มีขนาดใหญ่โดย arraying ทรานซิสเตอร์แต่ละ; เป็นตัวแทนของแต่ละ capacitances แบ่งระหว่างความเหนี่ยวนําชุดเพื่อสร้างการแสดงกึ่งล้างโลกของสายส่ง (ดูรูปที่ 1) โครงสร้างเครื่องขยายเสียงนี้มักจะประดิษฐ์โดยใช้เทคนิค MMIC และได้รับการปรับปรุงไปยังจุดที่เครื่องขยายเสียงเดียวสามารถให้บริการได้ถึงเกือบ 1 วัตต์ของการส่งออกพลังงานอิ่มตัว แต่มันไม่ใช่เรื่องเล็ก ๆ น้อย ๆ โดยใช้เทคนิควงจรภาพถ่ายธรรมดาที่จะรวมการส่งออกพลังงานแม้จำนวนเล็ก ๆ ของแอมป์กระจายเหล่านี้ในช่วงทศวรรษที่ความถี่เต็มโดยไม่เกิดการสูญเสียที่ยอมรับไม่ได้หรือลักษณะเรียบยากจน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทนำ

ต้องขยายสัญญาณ

เครื่องขยายเสียงเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของไฟฟ้าที่พบมากที่สุดในระบบใด ๆ ความต้องการสำหรับเด็กหลากหลายเป็นระบบที่พวกเขาใช้ แอมป์ที่มีอยู่ในตัวเลขขนาดใหญ่ของรูปแบบปัจจัยตั้งแต่จ้อนไอซีที่ใหญ่ที่สุดสูงส่ง แอมปลิฟายเออร์ในการอภิปรายจะมุ่งเน้นในการแข็งอำนาจรัฐแอมป์ใช้ที่ความถี่ไมโครเวฟ ต่อไปนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการทดสอบและการประยุกต์ใช้การวัด

ไมโครเวฟพลังงานแอมปลิฟายเออร์ อาจจะใช้สำหรับการใช้งานตั้งแต่ทดสอบเรื่อยๆ องค์ประกอบ เช่น เสาอากาศ อุปกรณ์ใช้งาน เช่น ไดโอด หรือใช้อำนาจตาม mmic เครื่องขยายเสียง นอกจากนี้โปรแกรมอื่น ๆรวมถึงความต้องการทดสอบที่เป็นจำนวนเงินที่ค่อนข้างใหญ่ของพลังงาน RF เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเอาชนะขาดทุนไปเป็นระบบแผ่องค์ประกอบ เช่น อาจจะพบในช่วงขนาดเล็กหรือที่มีระบบความต้องการที่จะแผ่อุปกรณ์ภายใต้การทดสอบ ( ในการสั่งซื้อ ) กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงที่อาจพบได้ใน EMI / EMC โปรแกรม

หลากหลายเป็นระบบความต้องการอาจ ความต้องการที่เฉพาะเจาะจงของเครื่องให้สามารถแตกต่างกันมาก อย่างไรก็ตาม มีความต้องการทั่วไปสำหรับแอมป์เกือบทั้งหมด รวมถึงช่วงความถี่ที่ได้รับ / เพิ่มความเรียบ ผลผลิต กระแสพลังเสียงรูป / พลังเสียงที่ตรงกันและมีเสถียรภาพมักจะมีการออกแบบไม่ได้ผลต้องปรับพารามิเตอร์ใด ๆหนึ่งมากกว่าอีก และบั่นทอนประสิทธิภาพมักจะจำเป็นสำหรับเครื่องขยายเสียงที่อาจถูกใช้ในจุดประสงค์ทั่วไปการทดสอบโปรแกรม

เรื่องต่อไปนี้ประกอบด้วยคำอธิบายของเครื่องขยายเสียง topologies แนะนำพื้นฐานของการเปลี่ยนรวมเครื่องขยายเสียงการอภิปรายคุณสมบัติเครื่องขยายเสียงทั่วไปและทบทวนการวัด การตรวจสอบ การปฏิบัติงาน บรอดแบนด์ ไมโครเวฟ เพาเวอร์แอมป์



มีหลายเทคนิควิธีการออกแบบไมโครเวฟพลังงานเครื่องขยายเสียง เหล่านี้อาจเป็นวงกว้างแบ่งระหว่างหลอด และเทคโนโลยีสถานะของแข็ง สำหรับความต้องการพลังงานสูง ( > 100 วัตต์ ) โดยปกติเหล่านี้จะพอใจกับท่อตามแบบแอมป์หลอด แอมป์หลอดเช่นการเดินทางคลื่น ( twtas ) , ต้องใช้ไฟฟ้าแรงสูงอุปทานพลังงานโดยปกติจะต้องใช้เวลาในการอุ่นเครื่อง และที่สําคัญอายุที่เกี่ยวข้องกับปัญหานั้น สำหรับเครื่องขยายเสียงสถานะของแข็งสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่คล้ายกันมักจะต้องมีการสลับระหว่าง
Law เครื่องขยายเสียงด้วยคงผลที่จะถึงโดยรวมและเพิ่มอำนาจความเรียบสวิทช์ที่ตัวเองรวบรวมสิ่งแสดง สวิตช์ทางกล ในขณะที่ค่อนข้างเชิงเส้นและการสูญเสียค่อนข้างต่ำ มีการสลับข้อ จำกัด ความเร็ว และอาจมีความล้มเหลวหลังจากซ้ำสลับวงจร สวิตช์สถานะของแข็งอาจเอาชนะปัญหาความเร็ว แต่ไม่เกือบถึงเส้นหรือการสูญเสียต่ำทั้งสัญญาณความจงรักภักดีและปัญหาการสูญเสียจำกัด ประโยชน์ของสวิตช์สถานะของแข็งสำหรับเครื่องขยายเสียงไมโครเวฟไฟสูง นอกจากนี้ การสลับระหว่างแคบต้องกระตุ้นด้วยเครื่องขยายเสียงภายนอกซอฟต์แวร์การควบคุมภาวะแทรกซ้อนที่

ใช้โทโพโลยีมักจะชื่นชอบสำหรับการสร้างปริมาณของพลังงานที่เจียมเนื้อเจียมตัว ไมโครเวฟ จะรวมผลของหลายค่อนข้างต่ำพลังงานเครื่องขยายเสียง เครื่องขยายเสียงส่วนบุคคลมักจะมี " การกระจาย " หรือ " คลื่นเดินทาง " topology1 . เครื่องขยายเสียงแบบกระจายใช้ความถี่ช่วงใหญ่ โดย arraying ทรานซิสเตอร์แต่ละแต่ละแทนสับราง capacitances ระหว่างตัวเหนี่ยวนำชุดสร้างกึ่งก้อนเป็นตัวแทนของสายส่ง ( ดูรูปที่ 1 ) นี้เครื่องขยายเสียงทอพอโลยีมักประดิษฐ์โดยใช้เทคนิค mmic และได้รับการปรับให้เหมาะสมกับจุดที่แอมเดียวสามารถให้บริการได้ถึงเกือบ 1 วัตต์ และพลังงาน . แต่มันไม่มีเรื่องงานการใช้เทคนิควงจรระนาบปกติรวมพลังงานของแม้จำนวนเล็ก ๆของเหล่านี้ในช่วงทศวรรษที่จัดจำหน่ายเครื่องขยายเสียงความถี่เต็มโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายรับไม่ได้หรือลักษณะความยากจน .