كيفية اختيار مضخم ضوضاء منخفض (LNA)

 

يعد اختيار مكبر صوت منخفض الضوضاء (LNA) خطوة حاسمة في تصميم تردد الراديو (RF)/أنظمة الميكروويف ، مثل مستقبلات الاتصالات أو الرادار أو روابط الأقمار الصناعية أو أجهزة استشعار إنترنت الأشياء . هو دليل خطوة بخطوة لاختيار LNA ، وتغطي المعلمات الرئيسية ، واعتبارات التطبيق ، والخطوات التشغيلية العملية .

1. المبادئ الأساسية لـ LNA

تعد LNA أول مكون نشط في سلسلة المستقبلات ، المسؤولة عن تضخيم إشارات الإدخال الضعيفة (مثل تلك الموجودة في هوائي) مع تقديم أقل كمية من الضوضاء . يؤثر أدائها بشكل مباشر على الحساسية الكلية للاستيعاب (SNR) إشارات .

 

2. مؤشرات المعلمة المفتاح

a) رقم الضوضاء (NF): يقيس مدى إدخال LNA الضوضاء في إشارة ، حيث تكون الوحدة ديسيبل (db) . صيغة الحساب هي نسبة إشارة الإدخال إلى الضوضاء إلى نسبة الإشارة إلى الضجيج ، وهي أقل من الضجيج ، وهو أمر أقل من الضجيج ، وهو ما يتعلق بالضجيج. أجهزة الاستقبال (مثل معدات الاتصالات القمر الصناعي وعلم الفلك) .

 

b) يكسب: التعريف: نسبة طاقة الإخراج إلى طاقة الإدخال ، في db . أنها تضخّم الإشارات الضعيفة إلى مستوى قابلاً للاستخدام في المراحل اللاحقة (مثل الخلاطات و ADCs) . يضمن كمية كافية إلى زيادة زيادة حجمها في التثبيت المفرط. المراحل .

 

c) نطاق التردد: فاصل التردد الذي تعمل فيه LNA ضمن أداء محدد (رقم الضوضاء ، الكسب ، الخطي) يتراوح . يجب أن يغطي LNA نطاق تردد التشغيل للنظام .

 

d) الخطي: يقيس القدرة على مقاومة تشويه التشويش (IMD) الناجم عن إشارات التداخل القوية . كلما ارتفعت IP3 (في DBM) ، كلما كان الخطية أفضل .

 

1 ديسيبل نقطة ضغط (P1DB): قوة الإدخال عندما تنخفض كسب LNA بمقدار 1 ديسيبل ، مما يعكس قدرة LNA على معالجة إشارات كبيرة دون تشويه . ، يمكن أن يؤدي إلى وجود خلاص intermodulation في البيئات ذات التداخل القوي (مثل بيئات RF Urban) . يمكن أن يؤدي خلاصًا فقيرًا إلى تشويه الإسقاط ، وهو ما يضعفه {}}

 

e) استهلاك الطاقة: قوة التيار المستمر المطلوبة لـ LNA لتشغيل (في MW أو W) ، وعادة ما يتم التعبير عنها بواسطة جهد العرض (VCC) والتيار (ICC) . من الأهمية بمكان أن يكون التوازن بين متطلبات الأداء والطاقة (مثل أجهزة استشعار IoT والأجهزة القابلة للارتداء) . يجب أن يكون التوازن بين متطلبات الأداء وتجنب كونها كبيرة جدًا}

 

3. الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها عند اختيار LNA

تجاهل مطابقة المقاومة: يمكن للمطابقة الضعيفة تعويض مزايا رقم الضوضاء المنخفض - تأكد من أن LNA مصمم لـ 50 Ω ، أو إضافة شبكة مطابقة خارجية .

إهمال الخطية في بيئات التداخل القوية: LNA مع رقم ضوضاء منخفضة ولكن سيفشل IP3 الفقير تحت تدخل قوي .

تحديد الأولويات على الضوضاء: إن المكاسب العالية ، إن لم يكن مطابقة للضوضاء المنخفضة ، ستؤدي إلى تضخيم الضوضاء التي أدخلتها LNA نفسها ، وهي مضيعة للسلطة .

 

من خلال تقييم هذه المعلمات عبر النظام ومواءمةها مع متطلبات النظام ، يمكنك تحديد LNA مثالًا من حيث الحساسية والموثوقية والتكلفة .