【導讀】傳統的射頻 (RF) 發送信號鏈通常使用數模轉換器 (DAC) 來生成基帶信號。然後，使用射頻混頻器和本地振蕩器將此信號上變頻為所需的射頻頻率。射頻 DAC 技術取得進步，現在允許直接以所需的射頻頻率生成信號，從而顯著簡化射頻發送信號鏈的設計和複雜性。

傳統的射頻 (RF) 發送信號鏈通常使用數模轉換器 (DAC) 來生成基帶信號。然後，使用射頻混頻器和本地振蕩器將此信號上變頻為所需的射頻頻率。射頻 DAC 技術取得進步，現在允許直接以所需的射頻頻率生成信號，從而顯著簡化射頻發送信號鏈的設計和複雜性。

高頻射頻 DAC 具有平衡差分輸出，而射頻發送鏈和天線為單端。過去，射頻工程師使用兩種器件（即無源平衡-非平衡變壓器和中間級射頻增益塊）來執行差分至單端 (D2S) 轉換並提高射頻信號的功率。但是，無源平衡-非平衡變壓器具有多種局限性
，包括印刷電路板 (PCB) 尺寸大、插入損耗高、匹配不良
、增益以及需要在寬帶寬範圍內運行時相位不平衡。此外，射頻無源平衡-非平衡變壓器也無法支持直流或近直流運行。

D2S 射頻放大器是一款單片器件
，能夠將差分信號轉換為單端信號，並在寬帶寬範圍內提供增益。本文概述了使用 D2S 射頻放大器相對於傳統無源平衡-非平衡變壓器和射頻增益塊方法的優勢。

圖 1展示了用作 DAC 緩衝器和功率放大器 (PA) 前置驅動器的TRF1108 D2S 射頻放大器。

圖 1：簡化的射頻發送器信號鏈，其中顯示了用作 DAC 緩衝器和 PA 前置驅動器的 TRF1108 差分轉單端射頻放大器

4mm2 封裝內的差分至單端轉換和增益

在射頻 DAC 輸出端執行 D2S 轉換的無源平衡-非平衡變壓器通常體積龐大且成本高昂，尤其是在需要寬帶時。無源平衡-非平衡變壓器的大尺寸增加了 PCB 麵積
，並導致 PCB 布線較長
，從而限製了射頻性能，尤其是在與多通道射頻 DAC 配合使用時。此外


，寬帶無源平衡-非平衡變壓器還具有高插入損耗，因此需要高性能射頻增益塊來補償信號功率損耗。

TRF1108 D2S 射頻放大器是一款執行 D2S 轉換並提供增益的單片器件。D2S 射頻放大器的帶寬涵蓋直流至 12GHz 的範圍，可用於從直流到數千兆赫茲的寬帶 DAC 緩衝器應用。TRF1108 具有僅 2mm x 2mm 的微型 PCB 尺寸，可減小 PCB 麵積
，從而縮短布線
，並提高射頻性能。

圖 2所示為 TRF1108 的 2mm x 2mm PCB 尺寸，減小了所需的 PCB 麵積，從而在 TRF1108 DAC39RF10 評估模塊上縮短了布線並提高了射頻性能。

圖 2：TRF1108 DAC39RF10 評估模塊 (TRF1108-DAC39RFEVM)

高密度用例示例

雷達係統設計人員根據所需的距離、分辨率和天線尺寸選擇工作頻率。具有寬帶寬覆蓋範圍的射頻 DAC 與 D2S 射頻放大器相結合，隻需對射頻發送信號鏈進行極小的更改
，即可針對不同頻帶應用進行硬件設計重用。

將射頻 DAC 和 D2S 射頻放大器相結合
，能夠為采用數字波束形成的高密度相控陣雷達應用帶來諸多優勢。在這些應用中，多個 DAC 輸出連接到大量天線，每根天線相對於彼此發送一個相移射頻信號。多通道射頻采樣 DAC 和收發器在單個裸片和封裝內集成了多個 DAC。這種集成有助於簡化係統設計、縮小硬件尺寸並降低複雜性。但是，需要使用一個小型高性能 D2S 射頻放大器才能有效利用由這些多通道射頻 DAC 實現的盡可能高的密度。

匹配的輸入和輸出

過去與射頻 DAC 配合使用的寬帶無源平衡-非(fei)平(ping)衡(heng)變(bian)壓(ya)器(qi)很(hen)難(nan)保(bao)持(chi)良(liang)好(hao)的(de)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)回(hui)波(bo)損(sun)耗(hao)
，而(er)且(qie)回(hui)波(bo)損(sun)耗(hao)也(ye)對(dui)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)終(zhong)端(duan)阻(zu)抗(kang)敏(min)感(gan)。這(zhe)種(zhong)敏(min)感(gan)性(xing)會(hui)導(dao)致(zhi)相(xiang)關(guan)射(she)頻(pin)頻(pin)帶(dai)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)阻(zu)抗(kang)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)使(shi)發(fa)送(song)的(de)信(xin)號(hao)產(chan)生(sheng)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)增(zeng)益(yi)變(bian)化(hua)。TRF1108 的差分輸入具有 100Ω 的阻抗匹配。TRF1108 的單端輸出具有 50Ω 的寬帶匹配，從而改善回波損耗，並在寬射頻帶寬範圍內產生非常平坦的通帶響應（請參閱圖 3）。

圖 4突出顯示了TRF1108與射頻 DAC 結合使用時匹配輸入和輸出如何在 100MHz 至 8GHz 範圍內產生平坦的通帶響應。

圖3：史密斯圓圖上的 TRF1108 輸入和輸出 S 參數

圖 4：TRF1108 DAC39RF10 在 100MHz 至 8GHz 範圍內的頻率響應

性能優化

寬帶無源射頻平衡-非平衡變壓器具有高插入損耗，因此會降低射頻 DAC 的最大信號功率電平。為了補償插入損耗並提高射頻信號的功率電平
，在無源平衡-非fei平ping衡heng變bian壓ya器qi之zhi後hou需xu要yao一yi個ge單dan端duan高gao性xing能neng射she頻pin增zeng益yi塊kuai。單dan端duan射she頻pin增zeng益yi塊kuai的de二er階jie非fei線xian性xing性xing能neng通tong常chang較jiao差cha，當dang信xin號hao帶dai寬kuan涵han蓋gai多duo倍bei頻pin程cheng時shi，無wu法fa濾lv除chu產chan生sheng的de失shi真zhen。此ci外wai，寬kuan帶dai平ping衡heng-非平衡變壓器較差的增益和相位不平衡也會導致進一步的不平衡
，從而降低射頻信號的二階非線性性能。

TRF1108等 D2S 射頻放大器采用了反饋技術
，有助於提高增益和相位不平衡性能。與單端射頻增益塊相比

，輸入的差分特性可改善二階失真。TRF1108 D2S 射頻放大器為多倍頻程射頻發送應用提供了改進的二階非線性性能。

結語

射頻 DAC 的技術進步使得雷達、軟件定義無線電以及射頻測試和測量設備領域實現了靈活的寬帶射頻應用。通過在多通道 DAC 和射頻采樣收發器中集成多個射頻 DAC，簡化了發送信號鏈設計，並減少了在多發送射頻和相控陣應用中對大麵積 PCB 的需求。

像TRF1108這樣的 D2S 射頻放大器可以提供直流至 12GHz 範圍的射頻信號帶寬。它們可以補償射頻 DAC 的寬射頻帶寬和性能。TRF1108 是一款單芯片 D2S 射頻放大器，改進了傳統無源平衡-非平衡變壓器和射頻增益塊。它的 PCB 麵積更小
，射頻布線長度更短，匹配更好，性能更強。因此，可以實現更高的密度、更好的性能和靈活的射頻發送設計。

其他資源

有關 D2S 射頻放大器的更多技術信息，請查看應用手冊《TRF1208/TRF1108 具有 Xilinx RFSoC 數據轉換器的有源平衡-非平衡變壓器接口》。

閱讀我們的模擬設計期刊文章“平衡-非平衡變壓器對於射頻 DAC 二次諧波的影響”。

在 TI.com 上訂購TRF1108EVM並立即開始使用。

查看德州儀器的射頻和微波產品。

關於德州儀器 (TI)

德州儀器 (TI)（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力於設計、製造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用於工業
、汽車、個人電子產品、通(tong)信(xin)設(she)備(bei)和(he)企(qi)業(ye)係(xi)統(tong)等(deng)市(shi)場(chang)。我(wo)們(men)致(zhi)力(li)於(yu)通(tong)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)讓(rang)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)更(geng)經(jing)濟(ji)實(shi)用(yong)
，創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)更(geng)美(mei)好(hao)的(de)世(shi)界(jie)。如(ru)今(jin)，每(mei)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)都(dou)建(jian)立(li)在(zai)上(shang)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)的(de)基(ji)礎(chu)之(zhi)上(shang)，使(shi)我(wo)們(men)的(de)技(ji)術(shu)變(bian)得(de)更(geng)小(xiao)巧(qiao)
、更快速、更可靠
、更實惠

，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用

，這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

隨時隨地享受大屏幕遊戲：讓便攜式 4K 超高清 240Hz 遊戲投影儀成為現實

工業峰會2024激發創新
，推動智能能源技術發展

集成開關控製器如何提升係統能效？

【“源”察秋毫係列】下一代半導體氧化镓器件光電探測器應用與測試

利用5G升級汽車信號管理，為未來做好準備