4mm² で、差動からシングルエンドへの変換およびゲイン

RF DAC 出力で D2S 変換を実行するパッシブ バランは、特に広帯域を必要とする場合、寸法が大きくて高価になります。パッシブ バランのフットプリントが大きいため、PCB の面積が増加するとともに PCB の配線が長くなり、RF 性能が制限されます。特に、マルチチャネル RF DAC と組み合わせて使用する場合にそうなります。さらに、広帯域パッシブ バランは挿入損失も大きいため、信号電力の損失を補償するために高性能の RF ゲイン ブロックが必要です。

TRF1108 D2S RF アンプは、D2S 変換を実行してゲインを得るモノリシック デバイスです。D2S RF アンプは DC～12GHz の帯域幅に対応しており、DC から数 GHz までの広帯域 DAC バッファ アプリケーションで使用できます。TRF1108 は、PCB の占有面積がわずか 2mm x 2mm と小さいので、PCB の面積を削減できて、配線の短縮と RF 性能の向上につながります。

図 2 に、TRF1108 の PCB 占有面積が 2mm x 2mm であり、必要とする PCB 面積が削減できて、TRF1108 DAC39RF10 評価基板において、配線の短縮と RF 性能の向上につながる状況を示します。

図 2 TRF1108-DAC39RF10 評価基板 (TRF1108-DAC39RFEVM)

高密度の使用事例

レーダー システムの設計者は、必要とする距離、分解能、アンテナ サイズに基づいて動作周波数を選択します。広い帯域幅をカバーする RF DAC を D2S RF アンプと組み合わせることにより、RF 送信シグナル チェーンに対する変更を最小限に抑えながら、ハードウェア設計をさまざまな周波数帯域アプリケーションで再利用できます。

RF DAC と D2S RF アンプを組み合わせると、デジタル ビーム フォーミングを採用した高密度フェーズド アレイ レーダー アプリケーションで多くの利点を実現できます。これらのアプリケーションでは、複数の DAC 出力を多数のアンテナに接続し、それぞれが互いに位相シフトされた RF 信号を送信します。マルチチャネル RF サンプリング DAC とトランシーバは、複数の DAC を単一のダイとパッケージに統合しています。この統合は、システム設計を簡素化し、ハードウェアのサイズと複雑さを低減するのに役立ちます。しかし、このようなマルチチャネル RF DAC が実現する最高密度を効率的に活用するには、小型で高性能の D2S RF アンプが必要です。

マッチングされた入力と出力

従来、RF DAC と組み合わせて使われていた広帯域パッシブ バランは、良好な入力および出力反射損失を維持するのが困難であり、反射損失も入力および出力終端インピーダンスの影響を受けやすいものです。この影響により、所定の RF 帯域の中でインピーダンスが変化し、送信される信号に望ましくないゲイン変動が生じます。TRF1108 の差動入力は 100Ω にインピーダンス マッチングされています。TRF1108 のシングルエンド出力は 50Ω に広帯域マッチングされているため、反射損失が改善され、広い RF 帯域幅にわたって非常に平坦なパスバンド応答が得られます (図 3 を参照)。

図 4 は、TRF1108 の入力と出力がマッチングされているため、RF DAC との組み合わせにより、100MHz から 8GHz まで平坦なパスバンド応答が得られることを示しています。

図 3 スミス チャートにおける TRF1108 の入力および出力 S パラメータ

図 4 100MHz～8GHz の TRF1108 DAC39RF10 周波数応答

性能の最適化

広帯域パッシブ RF バランは挿入損失が大きいので、RF DAC からの最大信号電力レベルが低下します。パッシブ バランの後にシングルエンドの高性能 RF ゲイン ブロックを設けることにより、挿入損失を補償し、RF 信号の電力レベルを高める必要があります。シングルエンド RF ゲイン ブロックは、通常、2 次の非直線性性能が低く、信号帯域幅が複数オクターブをカバーしている場合には、結果として生じる歪みをフィルタで除去できません。それに加えて、広帯域バランのゲイン不均衡と位相不均衡は、さらなる不均衡につながり、RF 信号の 2 次非直線性が劣化します。

TRF1108 などの D2S RF アンプには、ゲインおよび位相不均衡の性能を改善するのに役立つフィードバック技法が組み込まれています。入力が差動であるという特性により、シングルエンド RF ゲイン ブロックに比べて 2 次歪みが改善されています。TRF1108 D2S RF アンプは、複数オクターブ RF 送信アプリケーション向けに 2 次非直線性が改善されています。

まとめ

RF DAC の技術的進歩により、レーダー、ソフトウェア無線、RF 試験および 測定機器において、柔軟で広帯域の RF アプリケーションが可能になりました。マルチチャネル DAC と RF サンプリング トランシーバに複数の RF DAC を統合することで、送信シグナル チェーンの設計が簡素化され、マルチ送信 RF およびフェーズド アレイ アプリケーションにおける大きな PCB 面積の必要性が減少します。

TRF1108 などの D2S RF アンプは、DC～12GHz の RF 信号帯域幅を提供します。これらの製品は、RF DAC の広い RF 帯域幅と性能を補完します。TRF1108 シングルチップ D2S RF アンプは、従来のパッシブ バランと RF ゲイン ブロックを改良したものです。PCB 面積の低減、RF 配線長の削減、マッチングの向上、性能の強化を実現しています。その結果、高密度、高性能、フレキシブルな RF 送信設計を実現できます。

その他の資料

• D2S RF アンプの詳細な技術情報については、アプリケーション ノート『TRF1208、TRF1108 アクティブ バランと Xilinx RFSoC データ コンバータとのインターフェイス』を参照してください。
• テキサス・インスツルメンツの「アナログ デザイン ジャーナル」の記事『バランが RF DAC の 2 次高調波に及ぼす影響』をお読みください。
• TI.com で TRF1108EVM をご注文いただけば、開発を今すぐ開始できます。
• テキサス・インスツルメンツの RF およびマイクロ波製品をご確認ください。

商標

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