×
Các mô-đun khuếch đại công suất RF kết hợp nhiều thành phần như các tầng khuếch đại, mạng phối hợp trở kháng và mạch phân cực trong một gói duy nhất. Điều này có nghĩa là đối với các kỹ sư thiết kế, diện tích chiếm dụng trên bo mạch in (PCB) sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với việc sử dụng các linh kiện rời rạc, đôi khi giảm yêu cầu không gian lên tới khoảng 60%. Hơn nữa, cũng không còn cần phải xử lý các vấn đề bố trí RF phức tạp nữa. Khi những tối ưu hóa này xảy ra ngay bên trong mô-đun, công việc của các kỹ sư thiết kế mạch sẽ trở nên dễ dàng hơn. Bố cục mạch đơn giản hơn, mẫu thử nghiệm có thể được xây dựng nhanh hơn, và hiệu suất duy trì khá ổn định giữa các lần sản xuất khác nhau. Các chân đế tiêu chuẩn cũng rất hợp lý trong trường hợp này, đặc biệt khi sản xuất số lượng lớn các thiết bị không dây nơi tính nhất quán là yếu tố quan trọng nhất.
Khi sử dụng thiết kế mô-đun, các mạng phối hợp được tích hợp ngay vào chính hệ thống, điều này có nghĩa là không còn cần đến 10 đến 15 tụ điện và cuộn cảm chính xác mà trước đây từng phải dùng cho mỗi cấp. Kết quả? Số lượng linh kiện tổng thể giảm mạnh – tương tự như việc cắt giảm hơn hai phần ba số linh kiện. Hơn nữa, nó loại bỏ toàn bộ công việc hiệu chỉnh thủ công tốn thời gian, và các nhà sản xuất báo cáo rằng số sự cố trong quá trình lắp ráp công nghệ dán bề mặt (SMT) giảm khoảng một nửa. Khi không còn phải xử lý các vấn đề về tích lũy dung sai hay lo lắng về vị trí đặt linh kiện trên bảng mạch, độ chính xác của việc phối hợp trở kháng tăng lên đáng kể. Và sự cải thiện này không chỉ tốt trên giấy tờ; thực tế nó giúp các bộ phát hoạt động ổn định hơn đồng thời tăng tỷ lệ sản phẩm hoạt động đạt yêu cầu khi ra khỏi dây chuyền sản xuất.
Trong bối cảnh không dây hiện nay nơi hiệu suất là yếu tố quan trọng nhất, các mô-đun khuếch đại công suất RF đang trở thành yếu tố thay đổi cuộc chơi về hiệu quả và khả năng xử lý căng thẳng nhiệt. Công nghệ GaN và GaAs mới nhất có thể đạt hơn 45% PAE ngay cả ở những tần số mmWave khó khăn từ 24 đến 71 GHz. Cải tiến loại này tạo ra sự khác biệt lớn cho việc triển khai 5G/6G và các ứng dụng vệ tinh, bởi vì tiết kiệm điện năng đồng nghĩa với chi phí thấp hơn và khả năng mở rộng tốt hơn. Quản lý nhiệt cũng đã tiến bộ đáng kể. Chúng ta đang thấy các bộ tản nhiệt bằng đồng, các lớp nối nhiệt thông minh và các nền chất nền tích hợp kim cương cao cấp giúp giảm điện trở nhiệt ít nhất 40% so với các bo mạch FR4 đời cũ. Điều này có ý nghĩa gì? Các mô-đun có thể phát ra hơn 8 watt trên mỗi milimét ở dải tần Ka mà không bị nóng chảy. Chúng duy trì đủ mát để hoạt động ổn định ngay cả khi nhiệt độ tăng vượt quá 85 độ Celsius. Hầu hết các bộ khuếch đại khác sẽ mất khoảng 30% công suất trong điều kiện tương tự theo nghiên cứu IEEE Microwave năm ngoái. Những cải tiến này cho phép chúng ta xây dựng các đài phát nhỏ (small cell) tốt hơn và vận hành thiết bị trên máy bay và drone mà không lo lắng về vấn đề quá nhiệt.
Các mô-đun khuếch đại công suất RF đã được nhà máy xác minh giúp kỹ sư tiết kiệm hàng giờ làm việc về dò phối hợp trở kháng và có thể giảm thời gian kiểm thử khoảng 40%. Những mô-đun này tự động xử lý toàn bộ quá trình hiệu chuẩn, nghĩa là không còn phải điều chỉnh linh kiện thủ công khi nhiệt độ thay đổi trong quá trình thử nghiệm. Điều đó làm giảm đáng kể chi phí kỹ thuật một lần tốn kém và đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn nhiều so với phương pháp truyền thống. Hầu hết các nhà sản xuất báo cáo tỷ lệ sản phẩm đạt yêu cầu dưới 5%, đây là con số tốt hơn nhiều so với các thiết lập dùng linh kiện rời. Điều thực sự ấn tượng là các mô-đun sẵn sàng sản xuất này duy trì các chỉ số hiệu suất ổn định như mức độ khuếch đại, cường độ đầu ra và phản xạ tín hiệu trong suốt quá trình sản xuất.
Các thiết kế module mới nhất đi kèm nhiều lớp bảo vệ phần cứng được tích hợp ngay bên trong. Chúng có chức năng giám sát điện áp theo thời gian thực, ngăn chặn hư hại khi xảy ra các xung điện đột ngột. Cảm biến nhiệt độ bên trong sẽ kích hoạt cơ chế giảm tốc độ thông minh trước khi thiết bị quá nóng và gây ra sự cố. Ngoài ra, chúng bao gồm bảo vệ ESD đạt tiêu chuẩn IEC 61000-4-2 mức 4 dành cho các xả điện tiếp xúc 8 kV mà mọi người đều lo ngại. Các bài kiểm tra trong ngành cho thấy các tính năng bảo vệ này giúp giảm khoảng 62% số lỗi phát sinh tại hiện trường. Quan trọng hơn cả là khả năng giữ nguyên chất lượng tín hiệu ngay cả khi đối mặt với điều kiện khắc nghiệt hoặc các vấn đề về điện. Điều này khiến chúng trở nên thiết yếu để duy trì hoạt động ổn định tại những nơi không thể ngừng hoạt động như các trạm hạ tầng 5G, hệ thống radar quân sự và thiết bị viễn thông trên máy bay trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Các mô-đun khuếch đại công suất RF là các nền tảng tích hợp kết hợp nhiều thành phần cần thiết cho khuếch đại RF, chẳng hạn như các tầng khuếch đại, mạng phối hợp trở kháng và mạch phân cực.
Các mô-đun này giảm diện tích chiếm chỗ trên PCB đến 60% so với việc sử dụng các linh kiện rời rạc, đơn giản hóa bố trí và giảm độ phức tạp của việc dẫn đường RF.
Việc loại bỏ các mạng phối hợp rời rạc làm giảm đáng kể số lượng linh kiện cần thiết, hạ thấp chi phí vật tư (BOM), thời gian lắp ráp và tăng độ tin cậy của các bộ phát.
Các mô-đun này tích hợp công nghệ GaN và GaAs tiên tiến để đạt được hiệu suất bổ sung công suất cao (PAE) ở tần số mmWave, nâng cao hiệu năng đồng thời giảm tiêu thụ điện năng.
Các mô-đun hiện đại cung cấp các tính năng bảo vệ tích hợp như quá áp, quá nhiệt và ESD, nhằm ngăn ngừa hư hỏng và đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt.
