7.3: Diseño de módulos en cascada utilizando el método de presupuesto

El método de presupuesto se utiliza para diseñar sistemas en cascada de RF, particularmente el diseño de sistemas en cascada de receptores y transmisores, para ganancia, ruido y distorsión especificados. En el método presupuestal, se realizan asignaciones iniciales de ganancia y rendimiento de ruido a cada etapa en cascada. Este enfoque se basa en el cálculo de la cifra total de ruido y ganancia de un sistema a partir de los parámetros de las etapas individuales del subsistema (ver Sección 4.3.1). Esto se acopla con el cálculo de la distorsión no lineal en etapas en cascada (en la Sección 7.2), para calcular el rango dinámico libre espurio (SFDR) y realizar asignaciones para contribuciones de ruido y distorsión de cada etapa [5]. El SFDR está relacionado con las métricas de compresión de ganancia, ruido y distorsión no lineal en la Figura\(\PageIndex{1}\). El objetivo de optimización del sistema es, en general, elegir y ajustar módulos para maximizar el SFDR general sujeto a las limitaciones de costo y disponibilidad de módulos con los atributos requeridos. Por ejemplo, la ganancia de la mayoría de los módulos amplificadores se puede ajustar y así cambiar el

Figura\(\PageIndex{1}\): Potencia de salida versus potencia de entrada de una etapa o sistema. Extrapolaciones de la respuesta\(1:1\) lineal y la respuesta de intermodulación de\(3:1\) tercer orden se cruzan en el\(\text{IP3}\) punto. DR = rango dinámico, SFDR = rango dinámico libre espurio, SNR = relación señal-ruido mínima requerida.

Figura\(\PageIndex{2}\): Sistema en cascada para convertidor descendente de recepción o convertidor de transmisión ascendente.

rendimiento de distorsión no lineal de etapas de amplificador. En el método de presupuesto las métricas de ruido y distorsión no lineal de cada etapa se establecen en función de la experiencia.

Considerando las etapas en la cascada que se muestran en la Figura\(\PageIndex{2}\), generalmente se asigna ganancia máxima a la primera etapa activa, y así la primera etapa contribuye más a la cifra de ruido del sistema. Sin embargo, como consecuencia, los dispositivos activos en las últimas etapas casi siempre requieren un rendimiento de linealidad significativamente mayor de lo que puede ser necesario para cumplir con el objetivo de SFDR del sistema. Aún así, el método presupuestal es una forma sistemática de diseñar un sistema en cascada. La experiencia también se puede utilizar en las asignaciones presupuestarias. Por ejemplo, en el diseño en cascada del transmisor, la intención podría ser proporcionar una intercepción lo más alta posible en las etapas de conversión ascendente de frecuencia más baja. Este enfoque se basa en dispositivos que operan a frecuencias más bajas que tienen muy buena linealidad y por lo tanto son más rentables para lograr altas\(\text{IP3}\).