Pruebas de componentes de RF

El desafío de optimizar y validar el diseño de su amplificador

El proceso de prueba de amplificadores de potencia abarca desde la fabricación inicial de la oblea hasta su integración final en la aplicación del sistema objetivo.

Fase de desarrollo: validación y optimización

Durante la fase de desarrollo de los amplificadores de potencia, deben validarse y optimizarse diversos aspectos clave:

• Validación del rendimiento: el primer paso consiste en confirmar el rendimiento básico del amplificador para asegurarse de que funciona de forma confiable dentro de sus especificaciones planeadas. Se analizan características de vanguardia, como la linealidad y la distorsión de modulación a fin de evaluar la fidelidad de la señal. Este proceso incluye la verificación de la efectividad de las técnicas de mejora de rendimiento, como la linealización con la predistorsión digital (DPD), la cual ayuda a minimizar la distorsión en esquemas de modulación complejos.
• Eficiencia energética la eficiencia energética es el objetivo principal en las pruebas de amplificadores, ya que representa uno de los principales diferenciadores competitivos y es fundamental para el éxito comercial de un producto. Los amplificadores eficientes contribuyen a prolongar la vida de la batería en los dispositivos portátiles y a reducir los costos de operación en aplicaciones de infraestructura.
• Optimización de diseño: se evalúan y se perfeccionan las decisiones fundamentales de diseño como, por ejemplo, la selección de la tecnología de semiconductores más adecuada para la aplicación objetivo. El proceso también supone la investigación y el ajuste de las topologías de los circuitos, tales como el diseño Doherty para alcanzar un rendimiento óptimo.
• Diseño del amplificador de potencia Doherty: el amplificador Doherty es una arquitectura especializada que es reconocida por su excelente capacidad para mejorar la eficiencia, especialmente al amplificar las señales con altas relaciones de potencia pico a promedio. Caracterizar y optimizar amplificadores Doherty requiere de soluciones de prueba de vanguardia que permitan controlar con precisión la amplitud y la fase de las señales de entrada tanto para el amplificador de portadora como para el de pico a fin de optimizar su interacción, así como analizar su rendimiento combinado. Es fundamental realizar pruebas de diseño del amplificador Doherty para lograr una alta eficiencia y confiabilidad en los sistemas de comunicaciones modernos.

Fase de producción: asegurar la calidad y el rendimiento

En la producción, es fundamental asegurar el rendimiento, la confiabilidad, así como el cumplimiento de exigentes especificaciones a lo largo de toda la cadena de valor y permitir que solo las partes que cumplan con estos requisitos pasen a la siguiente etapa para su empaquetado y envío a los clientes.

• Pruebas en oblea:
  la calificación temprana de un dispositivo es crucial para minimizar los costos en caso de que surja algún problema. Las pruebas empiezan a nivel de oblea, donde se verifica o bien la estructura misma del dispositivo o bien las estructuras de prueba específicas en la misma oblea con la finalidad de simplificar el proceso.
  Tanto el monitoreo del proceso como las pruebas básicas se llevan a cabo con métricas de corriente continua y de radiofrecuencia a fin de identificar las obleas en perfecto estado y aislar los dispositivos defectuosos. Dado a que el comportamiento del dispositivo puede cambiar tras su empaquetado, solo las pruebas de RF esenciales, como la medición de los parámetros-S para determinar la ganancia y adaptación son importantes en esta etapa. En muchos casos, se prefieren los escenarios de pruebas por impulsos a fin de evitar un auto calentamiento significativo de los dispositivos. Con muchos dispositivos presentes en una sola oblea, es esencial, para mantener los tiempos de prueba razonables, contar con estrategias de pruebas eficientes.
• Validación completa de los dispositivos:
  una vez que los dispositivos se hayan empacado, es obligatorio realizar una validación completa para asegurar de que solo los productos de alta calidad lleguen a los clientes finales. El proceso de validación se adapta al tipo de amplificador y a su caso de uso previsto e incluye tanto pruebas de onda continua (CW) como de señales moduladas. Estas pruebas confirman que el dispositivo cumple con sus especificaciones prometidas y funciona de forma confiable en aplicaciones reales.

Soluciones de T&M para pruebas de amplificadores de potencia de RF

Rohde & Schwarz ofrece una gama completa de instrumentación de T&M, la cual ha sido específicamente optimizada para abordar los desafíos que plantea la validación de amplificadores de potencia de RF. Hay disponibles soluciones específicas para pruebas tanto de onda continua como moduladas para el desarrollo con funciones mejoradas y un rendimiento de RF maximizado en cuanto a gama dinámica y calidad de modulación. Por otro lado, la instrumentación optimizada para rendimiento lo ayuda a cumplir con las necesidades de producción y caracterización.

Rohde & Schwarz ofrece una gama completa de instrumentación de T&M, la cual ha sido específicamente optimizada para abordar los desafíos que plantea la validación de amplificadores de potencia de RF. Hay disponibles soluciones específicas para pruebas tanto de onda continua como moduladas para el desarrollo con funciones mejoradas y un rendimiento de RF maximizado en cuanto a gama dinámica y calidad de modulación. Por otro lado, la instrumentación optimizada para rendimiento lo ayuda a cumplir con las necesidades de producción y caracterización.

• Los analizadores de redes vectoriales (VNA) proporcionan una amplia gama de pruebas lo que permite que con una sola conexión puedan realizarse mediciones que van desde los parámetros-S hasta la comprensión de ganancia en frecuencia, así como la validación de la linealidad. La utilización de señales pulsadas durante las pruebas ayuda a evitar el sobrecalentamiento del dispositivo, lo cual es particularmente importante cuando los amplificadores aún no se encuentran equipados con un sistema de refrigeración adecuado.
• Los sistemas «load pull» ofrecen información completa del comportamiento del amplificador y facilitan su optimización para diferentes condiciones de funcionamiento. También permiten realizar el ajuste preciso de la terminación para los armónicos, esto asegura que el amplificador funcione de manera eficiente y confiable en toda su gama de funcionamiento previsto.
• Las pruebas de modulación se centran en métricas claves para la transmisión de señales lineales, como la magnitud del vector de error (EVM) y relación de potencia de fuga del canal adyacente (ACLR), las cuales cuantifican la calidad de la señal y el resurgimiento espectral no deseado. Las pruebas de modulación a menudo incluyen técnicas de linealización para validar las condiciones óptimas de funcionamiento. Las soluciones de generación y análisis de señales vectoriales, líderes de la industria, de Rohde & Schwarz proporcionan funciones únicas, así como las capacidades de prueba más completas disponibles en el mercado.
• Es fundamental contar con una amplia gama de fuentes de poder, ya que los dispositivos activos, como los amplificadores de potencia de RF requieren de múltiples líneas de alimentación para su suministro y polarización. Rohde & Schwarz ofrece diversas fuentes de poder según las diferentes tecnologías, entre las que se incluyen soluciones de alta potencia y alto voltaje para las próximas generaciones de amplificadores de nitruro de galio (GaN), así como opciones rentables para necesidades estándar de polarización.
• Hay disponibles soluciones específicas de rendimiento y costo optimizadas para entornos de producción y caracterización. Rohde & Schwarz proporciona analizadores de redes vectoriales, así como probadores de componentes vectoriales diseñados para maximizar el rendimiento y minimizar los costos, lo que asegura pruebas eficientes y confiables de grandes volúmenes de dispositivos.