Hardware RF

Review da placa NWDZ RFAMP

A placa NWDZ RFAMP é unha placa amplificadora RF de baixo custo (aproximadamente 7 €), que monta o amplificador de baixo ruído (LNA) e de baixo custo SBB5089B/Z, de Qorvo (sbb5089z_datasheet). O fabricante indica que este LNA de fosfuro de galio e indio (InGaP) pode traballar nunha rexión espectral entre 50 MHz e 6 GHz, ganancia maior de 20 dB a frecuencias inferiores a 2 GHz, cunha baixa figura de ruído, e potencia máxima de saída de 20,4 dBm a 1,95 GHz. O suposto consumo do amplificador é de 82 mA a unha tensión de alimentación de 5 V (alimentación unipolar).

Jpeg

Comprobación do consumo

Aliméntase a placa cunha tensión de 5 V, procedente dunha fonte moi pouco ruidosa (fonte de alimentación Keithley 2231A). Cun xerador vectorial Rohde&Schwarz modelo SMJ100A xéranse tons a 400 MHz, a 900 MHz e a 2,4 GHz. Varíase a amplitude dos tons (e, polo cal, a súa potencia) a intervalos de 5 dB e compróbase o valor da corrente consumida polo LNA.

sbb5089b_power

Polo cal, o consumo non difire demasiado respecto ao valor de referencia dado polo fabricante, incluso algo inferior (76 mA) a este (82 mA). A excepción pódese observar nos puntos de traballo próximos á saturación do amplificador (nos que o consumo se dispara), e nos puntos de traballo correspondentes á zona de saturación do amplificador (onde o consumo diminúe bruscamente).

Comprobación da ganancia

Utilizando a mesma montaxe anterior, vólvense xerar tons a 400 MHz, 900 MHz e 2,4 GHz. Coa axuda dun analizador de espectro Rohde&Schwarz 1093.4495.30 mídese o nivel de potencia de saída, e calcúlase o valor da ganancia como a diferencia entre o nivel de potencia de saída e o nivel de potencia do ton de entrada ao amplificador.

sbb5089b_GainVsPower

Facendo a comparativa cos valores proporcionados polo fabricante, o valor da ganancia non é superior a 20 dB a frecuencias inferiores a 2 GHz. Axudándose da figura seguinte, correspondente ao varrido en frecuencia,  obsérvase que existen valores de ganancia superiores a 20 dB, pero a frecuencias inferiores a 350 MHz. De feito, o valor de ganancia a 2 GHz resulta ser de 16,1 dB, practicamente 4 dB por debaixo do valor de referencia do fabricante.

Xeración da curva de ganancia respecto á frecuencia

Reutilizando a montaxe e a metodoloxía anterior, calcúlase o valor da ganancia facendo un varrido en frecuencia. Para verificar a estabilidade do valor con distintos niveis de potencia de entrada, utilízanse tons a potencias -10 dBm, 0 dBm e 5 dBm.

sbb5089b_GainVsFreq

Obsérvase que, a excepción dos efectos da saturación do amplificador, os valores de ganancia son bastante constantes ante variacións do nivel de potencia de entrada. Cómpre ter coidado coas variacións marcadamente non lineais da ganancia respecto á frecuencia, sobre todo a partir de 3 GHz, a ter en conta segundo en que aplicación se desexe utilizar.

Respecto á potencia máxima de saída

O amplificador satura con niveis de potencia de saída de arredor de 20,2 -20,5 dBm, segundo a frecuencia utilizada, polo que se poden considerar plenamente válidos os niveis proporcionados polo fabricante nas follas características.

A modo de recordatorio

 \mathbf{P[dBm] = 10 \cdot \log_{10} (P [mW])}

Hardware RF

Review da placa LNA5189

A placa LNA5189 é unha placa amplificadora RF de baixo custo (aproximadamente 6 €), que monta o amplificador de baixo ruído (LNA) e de baixo custo SPF5189Z, de Qorvo (spf5189z_datasheet). O fabricante indica que este LNA de arseniuro de galio (GaAs) pode traballar nunha rexión espectral entre 50 MHz e 4 GHz, ganancia de 18,7 dB a 900 MHz cunha figura de ruído de 0,6 dB, e potencia máxima de saída de 22,7 dBm a 1,96 GHz. O suposto consumo do amplificador é de 90 mA a unha tensión de alimentación de 5 V (alimentación unipolar).

Jpeg

Comprobación do consumo

Aliméntase a placa cunha tensión de 5 V, procedente dunha fonte moi pouco ruidosa (fonte de alimentación Keithley 2231A). Cun xerador vectorial Rohde&Schwarz modelo SMJ100A xéranse tons a 400 MHz, a 900 MHz e a 2,4 GHz. Varíase a amplitude dos tons (e, polo cal, a súa potencia) a intervalos de 5 dB e compróbase o valor da corrente consumida polo LNA.

spf5189z_power

Polo cal, o consumo (103 mA) é algo superior aos 90 mA que manifesta o fabricante, agás nos puntos de traballo próximos á saturación do amplificador, e nos puntos de traballo correspondentes á zona de saturación do amplificador.

Comprobación da ganancia

Utilizando a mesma montaxe anterior, vólvense xerar tons a 400 MHz, 900 MHz e 2,4 GHz. Coa axuda dun analizador de espectro Rohde&Schwarz 1093.4495.30 mídese o nivel de potencia de saída, e calcúlase o valor da ganancia como a diferencia entre o nivel de potencia de saída e o nivel de potencia do ton de entrada ao amplificador.

spf5189z_GainVsPower

Facendo a comparativa cos valores proporcionados polo fabricante, o valor da ganancia a unha frecuencia de 900 MHz é de, aproximadamente, 16,6 dB (algo inferior ao nivel de 18,7 dB indicado polo fabricante a ese valor de frecuencia).

Xeración da curva de ganancia respecto á frecuencia

Dado que non se dispón información algunha da variación da ganancia respecto á frecuencia, cómpre facer os cálculos para obter unha referencia algo fiable ao respecto.

Reutilizando a montaxe e a metodoloxía anterior, calcúlase o valor da ganancia facendo un varrido en frecuencia. Para verificar a estabilidade do valor con distintos niveis de potencia de entrada, utilízanse tons a potencias -10 dBm, 0 dBm e 5 dBm.

spf5189z_GainVsFreq

Obsérvase que, a excepción dos efectos da saturación do amplificador, os valores de ganancia son bastante constantes ante variacións do nivel de potencia de entrada.

Respecto á potencia máxima de saída

O amplificador satura con niveis de potencia de saída de arredor de 20,2 – 20,4 dBm, segundo a frecuencia utilizada. Resulta saturar a niveis algo máis de 2 dB inferiores aos niveis proporcionados polo fabricante nas follas características.

A modo de recordatorio

 \mathbf{P[dBm] = 10 \cdot \log_{10} (P [mW])}