傳統(tǒng)的射頻 （RF） 發(fā)送信號鏈通常使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 來生成基帶信號。然后，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(shù)取得進(jìn)步，現(xiàn)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(fā)送信號鏈的設(shè)計和復(fù)雜性。

　　高頻射頻 DAC 具有平衡差分輸出，而射頻發(fā)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(zhí)行差分至單端 （D2S） 轉(zhuǎn)換并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范圍內(nèi)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?qū)⒉罘中盘栟D(zhuǎn)換為單端信號，并在寬帶寬范圍內(nèi)提供增益。本文概述了使用 D2S 射頻放大器相對于傳統(tǒng)無源平衡-非平衡變壓器和射頻增益塊方法的優(yōu)勢。

　　圖 1?展示了用作 DAC 緩沖器和功率放大器 （PA） 前置驅(qū)動器的 TRF1108 D2S 射頻放大器。

　　4mm² 封裝內(nèi)的差分至單端轉(zhuǎn)換和增益

　　在射頻 DAC 輸出端執(zhí)行 D2S 轉(zhuǎn)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 面積，并導(dǎo)致 PCB 布線較長，從而限制了射頻性能，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(bǔ)償信號功率損耗。

　　TRF1108 D2S 射頻放大器是一款執(zhí)行 D2S 轉(zhuǎn)換并提供增益的單片器件。D2S 射頻放大器的帶寬涵蓋直流至 12GHz 的范圍，可用于從直流到數(shù)千兆赫茲的寬帶 DAC 緩沖器應(yīng)用。TRF1108 具有僅 2mm x 2mm 的微型 PCB 尺寸，可減小 PCB 面積，從而縮短布線，并提高射頻性能。

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

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

　　高密度用例示例

　　雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)所需的距離、分辨率和天線尺寸選擇工作頻率。具有寬帶寬覆蓋范圍的射頻 DAC 與 D2S 射頻放大器相結(jié)合，只需對射頻發(fā)送信號鏈進(jìn)行極小的更改，即可針對不同頻帶應(yīng)用進(jìn)行硬件設(shè)計重用。

　　將射頻 DAC 和 D2S 射頻放大器相結(jié)合，能夠為采用數(shù)字波束形成的高密度相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)用帶來諸多優(yōu)勢。在這些應(yīng)用中，多個 DAC 輸出連接到大量天線，每根天線相對于彼此發(fā)送一個相移射頻信號。多通道射頻采樣 DAC 和收發(fā)器在單個裸片和封裝內(nèi)集成了多個 DAC。這種集成有助于簡化系統(tǒng)設(shè)計、縮小硬件尺寸并降低復(fù)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(xiàn)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-非平衡變壓器很難保持良好的輸入和輸出回波損耗，而且回波損耗也對輸入和輸出終端阻抗敏感。這種敏感性會導(dǎo)致相關(guān)射頻頻帶范圍內(nèi)的阻抗變化，從而使發(fā)送的信號產(chǎn)生不必要的增益變化。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，并在寬射頻帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生非常平坦的通帶響應(yīng)（請參閱圖 3 <>）。

　　圖 4 突出顯示了 TRF1108 與射頻 DAC 結(jié)合使用時匹配輸入和輸出如何在 100MHz 至 8GHz 范圍內(nèi)產(chǎn)生平坦的通帶響應(yīng)。

　　圖 3：史密斯圓圖上的 TRF1108 輸入和輸出 S 參數(shù)

　　圖 4：TRF1108 DAC39RF10 在 100MHz 至 8GHz 范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)

　　性能優(yōu)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(bǔ)償插入損耗并提高射頻信號的功率電平，在無源平衡-非平衡變壓器之后需要一個單端高性能射頻增益塊。單端射頻增益塊的二階非線性性能通常較差，當(dāng)信號帶寬涵蓋多倍頻程時，無法濾除產(chǎn)生的失真。此外，寬帶平衡-非平衡變壓器較差的增益和相位不平衡也會導(dǎo)致進(jìn)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(shù)，有助于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(fā)送應(yīng)用提供了改進(jìn)的二階非線性性能。