Как да изберете нисък шум усилвател (LNA)

 

Изборът на усилвател с ниско ниво (LNA) е критичен етап в проектирането на радиочестотни (RF)\/микровълнови системи, като комуникационни приемници, радари, сателитни връзки или IoT сензори. Тези системи трябва да усилват слабите сигнали, като в същото време минимизират шума. Основната цел е да се постигне баланс между ключови показатели за ефективност и специфичните изисквания на системата. По-долу е стъпка по стъпка ръководство за избор на LNA, обхващащо ключови параметри, съображения за приложение и практически оперативни стъпки.

1. Основни принципи на LNA

LNA е първият активен компонент в приемната верига, отговорен за усилването на слабите входни сигнали (като тези от антена), като същевременно въвежда най -малко количество шум. Производителността му влияе пряко върху общата чувствителност на системата. Изборът на неподходяща LNA може да намали съотношението сигнал \/ шум (SNR) и да ограничи способността на приемника да открива малки сигнали.

 

2. Индикатори на ключови параметри

a) Фигура на шума (NF): Измерва степента, в която LNA въвежда шум в сигнал, като единицата е децибели (dB). Формулата за изчисление е съотношението на съотношението на входния сигнал \/ шум към съотношението на изходния сигнал \/ шум. Това е най -критичният параметър на LNA. По-ниска цифра на шума означава по-малко шум, което е от решаващо значение за приемниците с висока чувствителност (като сателитна комуникация и оборудване за радио астрономия).

 

b) Печалба: Определение: съотношението на изходната мощност към входната мощност в DB. Той усилва слабите сигнали до ниво, използваемо от следващите етапи (като миксери и ADC). Достатъчната печалба гарантира, че силата на сигнала е достатъчна, за да преодолее шума на компонентите надолу по веригата. Въпреки това, прекомерно високата печалба може да причини насищане на следващите етапи.

 

c) Честотен диапазон: Интервалът на честотата, в който LNA работи в рамките на определена производителност (цифра на шума, усилването, линейността). LNA трябва да покрие лентата на работната честота на системата.

 

d) Линейност: Измерва способността за устойчивост на интермодулация (IMD), причинено от силни сигнали за смущения. Колкото по -висока е IP3 (в DBM), толкова по -добра е линейността.

 

1DB точка на компресия (P1DB): Входната мощност, когато усилването на LNA спадне с 1 dB, отразявайки способността на LNA да обработва големи сигнали без изкривяване. Той е от решаващо значение в средата със силна намеса (като градска RF среда). Лошата линейност може да доведе до изкривяване на интермодулация, което маскира слабите целеви сигнали.

 

e) Консумация на енергия: DC мощността, необходима за LNA да работи (в MW или W), обикновено изразена от захранващото напрежение (VCC) и тока (ICC). Той е от решаващо значение за устройствата с захранване на батерията (като IoT сензори и носими устройства). Трябва да се постигне баланс между изискванията за производителност и консумация на енергия, за да се избегне твърде голям или твърде малък.

 

3. Чести грешки, които трябва да избягвате при избора на LNA

Игнориране на съпоставянето на импеданса: Лошото съвпадение може да компенсира предимствата на фигура с нисък шум - Уверете се, че LNA е проектиран за 50 Ω или добави външна съвпадаща мрежа.

Пренебрегване на линейността в силни смущения в смущения: LNA с фигура с нисък шум, но лошият IP3 ще се провали при силна намеса.

Приоритизиране на печалбата над шума: Високата печалба, ако не е съпоставена с нисък шум, ще усили шума, въведен от самата LNA, което е загуба на мощност.

 

Чрез оценка на тези параметри в цялата система и ги подравнявате със системните изисквания, можете да изберете LNA, която е оптимална по отношение на чувствителността, надеждността и разходите.