是什么讓您的微波系統(tǒng)成為完美的低噪聲放大器（LNA）MMIC？
發(fā)布時(shí)間：2018-07-30 14:38:31 瀏覽：2196
低噪聲放大器（LNA）是幾乎所有雷達(dá)，無(wú)線通信和儀器系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件。雖然噪聲系數(shù)（NF）性能通常是您的主要關(guān)注點(diǎn)，但與性能和尺寸，重量，功率和成本（SWaP-C）相關(guān)的其他微波系統(tǒng)考慮因素可能同樣重要，甚至更重要。在本博客中，我們將介紹一些其他關(guān)鍵特性，可以幫助您在設(shè)計(jì)周期中節(jié)省時(shí)間，在組裝過(guò)程中節(jié)省資金，甚至可以增強(qiáng)您的微波組件或子系統(tǒng)。
1.輸入功率生存能力
特別是在軍事和航空航天雷達(dá)和通信應(yīng)用中，其中可以使用電子對(duì)抗（ECM）來(lái)壓倒接收器，接收器必須能夠在不同的時(shí)間間隔內(nèi)承受高水平的輸入功率。有源或無(wú)源干擾可能導(dǎo)致噪聲和頻率突發(fā)水平，將大量寬帶或頻率選擇性干擾耦合到接收器中。此外，在這些應(yīng)用中，通常在接收器附近存在高功率發(fā)射器，這可導(dǎo)致接收器前端的大量耦合和功率進(jìn)入。
減少極高輸入功率對(duì)接收器的影響的常用方法是在接收器鏈的輸入端包括限制器或循環(huán)器。在接收器中在LNA之前添加任何東西的不幸副作用是整個(gè)系統(tǒng)噪聲系數(shù)的降低。這些信號(hào)鏈增加會(huì)降低接收器的靈敏度，從而縮短通信范圍，吞吐量，雷達(dá)范圍和精度，并導(dǎo)致獲取關(guān)鍵任務(wù)信息的延遲。添加保護(hù)電路時(shí)，1 dB的系統(tǒng)噪聲系數(shù)可以有效地提高到2 dB或更高。
因此，考慮LNA的最高輸入功率處理（或輸入生存能力）非常重要。大多數(shù)LNA在其輸入端只能處理10-15 dBm脈沖，但最高成就者現(xiàn)在可以連續(xù)存活20 dBm，脈沖頻率為23-25 dBm，可以幫助您消除保護(hù)電路。
2.獲得平坦度，并在溫度下獲得穩(wěn)定性
在所需頻段內(nèi)獲得平坦度對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需的符號(hào)間干擾（ISI）級(jí)別和最佳范圍性能至關(guān)重要。由于通常采用昂貴的均衡器來(lái)補(bǔ)償?shù)湫蚅NA的向下增益斜率，因此正增益斜率LNA減少了這種需要。
另一個(gè)需要考慮的因素是溫度增益穩(wěn)定性。在航空航天通信和SatCom等應(yīng)用中，工作溫度可在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)180華氏度。
有意義的溫度變化可能會(huì)影響LNA，而不僅僅是改變?cè)O(shè)備和系統(tǒng)的噪聲系數(shù); 它們可以改變LNA的頻率相關(guān)增益。例如，大相控陣天線可能具有數(shù)千個(gè)TR模塊，其中許多模塊暴露于各種溫度梯度。如果通信系統(tǒng)依賴于整個(gè)TR模塊的增益穩(wěn)定性，并且LNA的增益穩(wěn)定性取決于溫度，則系統(tǒng)可能遭受性能的顯著損失。
3.電源電壓和功耗
正確偏置MMIC放大器對(duì)于實(shí)現(xiàn)足夠的器件性能至關(guān)重要。根據(jù)特定的LNA設(shè)計(jì)，偏置電路可以由具有溫度補(bǔ)償?shù)恼秒娐泛拓?fù)偏置電路組成。一些LNA MMIC內(nèi)置了偏置和補(bǔ)償電路，但必須為正確的規(guī)格提供正負(fù)電源，以使偏置網(wǎng)絡(luò)正常工作。
當(dāng)在系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)用于大型RF或微波組件時(shí)，可能需要許多不同的電壓供應(yīng)。某些設(shè)計(jì)約束還可能限制那些電源的噪聲和穩(wěn)定性能，這可能由于有限的電源抑制比（PSRR）而影響實(shí)際的LNA性能。為了避免這種情況，可以使用附加電路來(lái)調(diào)節(jié)給定LNA MMIC的電壓供應(yīng)。這些電路和連接點(diǎn)中的每一個(gè)都向電壓源提供潛在的故障模式，從而影響系統(tǒng)可靠性。這些電源電壓電路還消耗寶貴的組裝空間和功率，有助于組件的整體尺寸/重量，增加成本，當(dāng)然還有消耗設(shè)計(jì)和測(cè)試時(shí)間。
為了減少將MMIC LNA集成到微波組件中所需的基礎(chǔ)設(shè)施，Custom MMIC的工程師應(yīng)用了創(chuàng)新的電路設(shè)計(jì)技術(shù)。他們實(shí)施的設(shè)計(jì)只需要一個(gè)正電壓電源，也可以實(shí)現(xiàn)多種電壓輸入，從而實(shí)現(xiàn)更大的靈活性。正確偏置這些LNA的所有必要電路都集成在MMIC本身中。最終，當(dāng)您的MMIC僅需要一個(gè)正電源電壓時(shí)，它可以減少您的物料清單，整體系統(tǒng)復(fù)雜性，故障模式和整個(gè)系統(tǒng)SWaP-C。
在包括航空航天和衛(wèi)星通信在內(nèi)的移動(dòng)平臺(tái)中，功率限制也是系統(tǒng)范圍的限制，通常決定了可以使用哪些解決方案。而且，對(duì)于這些應(yīng)用，組件的功率要求直接導(dǎo)致發(fā)電電路的總體尺寸和成本，并因此導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)SWAP-C。通過(guò)衛(wèi)星通信可以看到這一概念的一個(gè)例子。相控陣天線所需的功率必須由安裝在衛(wèi)星上的太陽(yáng)能電池產(chǎn)生，這是衛(wèi)星重量和尺寸的最大因素之一。由于發(fā)射衛(wèi)星每公斤花費(fèi)數(shù)千至數(shù)萬(wàn)美元，減少衛(wèi)星系統(tǒng)的重量可直接影響高速衛(wèi)星通信服務(wù)的每比特成本。
如果您的下一個(gè)LNA可能發(fā)現(xiàn)自己處于類似的系統(tǒng)中，請(qǐng)確保其功耗（偏置電流和偏置電壓）盡可能高效。具有較低功率需求的LNA通常也較小，表現(xiàn)出更好的溫度性能，并且在較低功率水平下提供更好的SNR。
