MMIC или схемы на дискретных компонентах: поиски компромисса

В процессе разработки модуля усилителя мощности (Power Amplifier, РА) проектировщик должен принять принципиальное решение о том, какую архитектуру он будет использовать в схеме данного устройства. Две самые распространенные опции, предназначенные для этой цели, — монолитная интегральная схема сВЧ-диапазона (Microwave Monolithic Integrated Circuit, MMIC) и проектирование на схемах на дискретных компонентах. Каждый из вариантов предоставляет проектировщику определенные преимущества, но в то же время имеет и некоторые важные ограничения.

MMIC

Устройства MMIC — это популярные компоненты в модулях усилителей, выполняющие такие задачи, как суммирование, переключение и усиление мощности. Представленные здесь компромиссные решения ограничиваются только использованием MMIC для усиления мощности. Первой и наиболее распространенной причиной для адаптации MMIC к микроволновым разработкам является тот факт, что компоненты MMIC малы по размеру. MMIC уменьшает схему, требуемую для создания комплексных систем, до крохотных корпусов, экономя пространство и предоставляя возможность клиенту сократить размеры. Нередко они содержат десятки, сотни и даже тысячи компонентов внутри единого, защищенного от окружающей среды корпуса. Многие разработки MMIC также могут предусматривать защиту от электромагнитных помех, что избавляет проектировщика от включения в разработку дополнительных схем. Некоторые недостатки маленького размера — низкая выходная мощность и сложность управления тепловым режимом, поскольку большее количество тепла концентрируется на весьма ограниченной площади поверхности.

Компоненты MMIC нередко также внутренне согласованы с сопротивлением 50 Ом, что позволяет проектировщику с большей легкостью интегрировать их в приходящие и отходящие цепи. Но этому сопутствует проблема серьезного снижения возможности точной настройки системы на уровне модуля. Для проектной группы после того, как MMIC была произведена, зачастую уже невозможно спроектировать индивидуальные решения для спецификаций, скорректировать сложные моменты или улучшить производительность. Если улучшение или корректировка все же потребовались, то часто приходится возвращаться к разработке MMIC и производственному процессу, что может занять до 18 месяцев для создания нового проекта. Хотя производственный процесс является очень длительным, он предоставляет некоторые преимущества по сравнению с дискретными транзисторными сетями. Во‑первых, производство почти всегда осуществляется с помощью машинно‑управляемого процесса. Это имеет двойной эффект значительного снижения человеческих ошибок, связанных с установкой компонентов вручную, присутствующей почти во всех дискретных схемах, и обеспечивает большую степень точности в создании цепи. При больших объемах производственный процесс также серьезно сокращает соответствующие ресурсы, снижая общую стоимость продукта.