MMIC

Types de MMIC

Le marché des amplificateurs MMIC propose plusieurs options parmi lesquelles les acheteurs professionnels peuvent choisir. Voici quelques types.

• Amplificateurs à faible bruit (LNA)

  Les LNA sont des amplificateurs dont le principal objectif est d'amplifier un signal faible sans augmenter le bruit. Ils sont utilisés dans les premières étapes d'amplification pour garantir que les étapes suivantes du circuit fonctionnent sur un signal propre. Les LNA sont cruciaux dans les systèmes de communication et par satellite où l'intégrité du signal est essentielle.

• Amplificateurs de puissance (PA)

  Les amplificateurs de puissance augmentent la puissance d'un signal pour alimenter des charges telles que des antennes. Ils se trouvent dans les dernières étapes des chaînes de transmission. Les amplificateurs de puissance MMIC sont utilisés dans des applications telles que les stations de base cellulaires et les émetteurs satellites.

• Amplificateurs linéaires

  Ce type d'amplificateurs présente un gain linéaire. Ils sont conçus pour garantir que le signal à la sortie est une réplique fidèle du signal à l'entrée. Les amplificateurs linéaires sont essentiels dans des applications telles que le traitement des signaux vidéo et audio, où la fidélité du signal est cruciale.

• Amplificateurs non linéaires

  Contrairement aux amplificateurs linéaires, ces amplificateurs ne présentent pas de gain linéaire. Ils sont conçus pour fonctionner sur une plage spécifique de signaux d'entrée. Ils sont utilisés dans des applications telles que le traitement des signaux RF et micro-ondes. Les amplificateurs non linéaires peuvent générer des signaux à des fréquences supérieures à celles du signal d'entrée.

• Amplificateurs de conversion de fréquence

  Ces amplificateurs sont conçus pour changer la fréquence d'un signal. Ils procèdent d'abord à la modulation du signal puis à sa démultiplexion. Ils sont utilisés dans les systèmes de communication pour déplacer les signaux vers différentes bandes de fréquences pour la transmission et la réception. Il existe deux types principaux d'amplificateurs de conversion de fréquence.

  • Amplificateurs de conversion de fréquence double bande latérale (DSB) : Ils fournissent un gain de conversion et un signal de sortie sur les bandes latérales supérieure et inférieure de la fréquence du signal d'entrée.
  • Amplificateurs de conversion de fréquence à bande latérale unique (SSB) : Ils fournissent un gain de conversion et un signal de sortie soit sur la bande latérale supérieure, soit sur la bande latérale inférieure de la fréquence du signal d'entrée.

  Cependant, ces deux types permettent d'obtenir un signal de fréquence intermédiaire (IF) plus bas à la fin de leur sortie.

• Amplificateurs intégrés

  Ce sont des amplificateurs qui intègrent plusieurs fonctions sur une seule puce. Ils incluent le gain, le mélange, et parfois le filtrage. Les amplificateurs intégrés sont utilisés dans diverses applications en raison de leur compacité et de leur rapport coût-efficacité.

Scénarios de MMIC

Voici quelques applications des circuits intégrés à micro-ondes monolithiques :

• Télécommunications

  Les MMIC sont utilisés dans les stations de base mobiles, les communications par satellite, ainsi que dans les liaisons point à point et multipoints. Ils amplifient les signaux et effectuent des fonctions de conversion et de traitement de fréquence, améliorant ainsi les taux de transmission de données et les distances de liaison.

• Défense et aérospatiale

  Les circuits intégrés à micro-ondes sont utilisés dans les systèmes radar, la guerre électronique, et les systèmes satellites. Ils offrent des capacités d'amplification et de traitement des signaux à haute fréquence, permettant une détection, un suivi et un ciblage avancés.

• Électronique grand public

  Les MMIC sont utilisés dans les récepteurs de télévision par satellite, les liaisons micro-ondes, et les systèmes cellulaires à haute fréquence. Ils fournissent des solutions économiques et compactes pour l'amplification et le traitement des signaux, améliorant ainsi les performances du système.

• Équipements médicaux

  Les circuits intégrés à micro-ondes sont utilisés dans les systèmes d'imagerie, tels que l'IRM et l'imagerie à ondes millimétriques. Ils amplifient les signaux et traitent les données, permettant ainsi une imagerie à haute résolution et des outils de diagnostic.

• Équipements de test et de mesure

  Les MMIC sont utilisés dans les générateurs de signaux, les analyseurs de spectre et les analyseurs de réseau. Ils fournissent des outils de traitement et d'amplification de signaux précis et exacts pour tester et mesurer des composants et systèmes électroniques.

• Industrie automobile

  Les MMIC sont utilisés dans les systèmes basés sur le radar, tels que le régulateur de vitesse adaptatif, l'évitement de collision, et l'assistance au stationnement. Ils permettent un traitement et une détection des signaux à haute fréquence, améliorant ainsi la sécurité et l'automatisation.

• Applications industrielles

  Les MMIC sont utilisés dans les capteurs, les systèmes de surveillance, et les applications de contrôle. Ils fournissent des outils fiables et précis pour le traitement des signaux de divers processus industriels, améliorant ainsi l'efficacité et la productivité.

Comment choisir un MMIC

Choisir le bon MMIC est une tâche critique qui implique une évaluation exhaustive de plusieurs facteurs essentiels, y compris les exigences d'application, la plage de fréquences, la puissance de sortie, la linéarité et le coût.

Comprendre les exigences spécifiques de l'application est la première étape pour sélectionner un MMIC. Chaque application, qu'il s'agisse de communications sans fil, de systèmes radar ou de liaisons micro-ondes, a des exigences uniques concernant la plage de fréquences, la puissance de sortie, le gain et la linéarité. Par exemple, dans une application à haute fréquence, il faudra un MMIC avec une plage de fréquences appropriée capable de fonctionner efficacement au-delà de la fréquence de coupure des transistors discrets. De plus, la puissance de sortie est primordiale dans les applications nécessitant des transmissions à longue distance, car le MMIC doit avoir une puissance de sortie suffisante pour alimenter la charge et compenser les pertes.

La plage de fréquences du MMIC est un autre facteur crucial. Elle doit correspondre à la fréquence de fonctionnement du système dans lequel il sera intégré. Les MMIC sont disponibles dans diverses plages de fréquence, de CC à micro-ondes, et leurs performances varient considérablement dans ces plages. La fréquence de coupure d'un MMIC, à laquelle il commence à perdre du gain, est une spécification essentielle pour garantir son fonctionnement efficace dans la plage de fréquence souhaitée.

La linéarité est également une considération importante, en particulier pour les applications impliquant des schémas de modulation complexes, car elle affecte la distorsion du signal et les performances globales du système. Un MMIC linéaire produira un niveau de puissance de sortie cohérent sur une large plage dynamique, maintenant ainsi l'intégrité du signal avec une distorsion minimale. En outre, il convient d'examiner le gain et la régularité du gain sur l'ensemble de la plage de fréquences de fonctionnement. Un gain stable avec une variation minimale est essentiel pour des performances de système prévisibles.

Le coût est souvent un facteur déterminant lors de la sélection d'un MMIC. Bien que les MMIC hautes performances ayant une linéarité, un gain et une plage de fréquences supérieurs soient plus coûteux, il est essentiel d'équilibrer les performances avec les contraintes budgétaires. Parfois, un MMIC légèrement moins cher mais avec des spécifications de performance adéquates pour l'application peut être une solution plus rentable.

En conclusion, sélectionner le bon MMIC nécessite une compréhension approfondie des besoins de l'application et un examen minutieux des spécifications du MMIC pour s'assurer qu'il répond aux exigences de performance et de fiabilité de l'application tout en restant dans les limites budgétaires.

Fonction, caractéristiques et conception des MMIC (combiné)

Fonctions

• Gain : Tous les MMIC fournissent un gain. Certains sont des amplificateurs de puissance. Ils offrent un gain de puissance significatif pour les systèmes satellitaires et de communication.
• Faible bruit : Les MMIC à faible bruit minimisent la dégradation du signal. Cela se produit lors de l'amplification. Cela rend les signaux faibles détectables.
• Conversion de fréquence : Les MMIC possèdent une capacité appelée conversion de fréquence. Elle déplace la fréquence d'un signal vers une fréquence plus utile.
• Haute linéarité : Les MMIC présentent une haute linéarité. Cela garantit que le signal à la sortie est une reproduction fidèle de l'entrée.
• Intégration : Les MMIC intègrent de nombreuses fonctions. Cela réduit le nombre de composants discrets.

Caractéristiques

• Haute intégration : Les MMIC présentent une haute intégration. Cela permet l'incorporation de composants passifs.
• Faible consommation d'énergie : Les MMIC ont une faible consommation d'énergie. Cela garantit que les dispositifs restent froids et prolonge leur durée de vie.
• Haute fiabilité : Les MMIC sont hautement fiables. Ils sont souvent utilisés dans des systèmes critiques.
• Large plage de fréquences : Les MMIC fonctionnent sur une large plage de fréquences. Ils peuvent supporter diverses applications.
• Haute efficacité : Les MMIC sont efficaces. Cela minimise l'énergie gaspillée, surtout dans les amplificateurs.

Conception

• Taille réduite : Les MMIC ont une taille réduite. Cela permet des dispositifs compacts et légers.
• Faible capacité parasite : Les MMIC ont une faible capacité parasite. Cela améliore les performances à haute fréquence.
• Dissipation thermique : Les MMIC assurent une dissipation thermique efficace. Cela prévient la surchauffe et améliore la fiabilité.
• Technologie de montage en surface (SMT) : La plupart des MMIC modernes utilisent la SMT. Cela permet un assemblage automatisé et réduit les coûts.
• Emballage : Les MMIC utilisent un emballage durable. Cela garantit la longévité et protège contre les facteurs environnementaux.

Q&A

Q1. Quel est le rôle d'un amplificateur de puissance dans une application RF ?

A1. Dans une application RF, la tâche d'un amplificateur de puissance est de prendre des signaux à faible puissance et d'augmenter leur puissance suffisamment pour alimenter l'antenne de transmission.

Q2. Quelle est la différence entre un amplificateur à faible bruit et un amplificateur de puissance ?

A1. Un amplificateur à faible bruit amplifie des signaux faibles sans ajouter de bruit. En revanche, un amplificateur de puissance amplifie les signaux à des niveaux suffisamment forts pour la transmission.

Q3. Quelle est la fonction d'un mélangeur RF ?

A1. Un mélangeur RF prend deux signaux — un provenant du domaine RF et l'autre d'un oscillateur local — et les combine pour produire de nouveaux signaux, y compris le signal de fréquence intermédiaire (IF) souhaité.

Q4. Quel est le rôle d'un filtre RF ?

A1. Un filtre RF élimine les signaux et le bruit indésirables d'un signal RF tout en permettant son passage.

Q5. Quels composants composent un front-end RF ?

A1. Le front-end RF se compose d'un amplificateur RF, d'un mélangeur et souvent d'un surconvertisseur ou d'un sous-convertisseur.

Q6. Quelle est la différence entre un MMIC et un amplificateur analogique ?

A1. Le MMIC intègre des composants passifs et actifs sur une seule puce et utilise la technologie des circuits intégrés pour les fabriquer. D'autre part, les amplificateurs analogiques n'ont aucun composant intégré.

Q7. Quelle est la différence entre un amplificateur de puissance RF bipolaire et un amplificateur de puissance RF GaN ?

A1. Les amplificateurs de puissance RF GaN fournissent une puissance de sortie et une efficacité supérieures par rapport aux amplificateurs de puissance RF bipolaires. Ils ont également une meilleure conductivité thermique et peuvent fonctionner à des tensions plus élevées.

Q8. Quel est le but d'un balun dans les applications RF ?

A1. Un balun convertit les signaux déséquilibrés en signaux équilibrés et vice versa.