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)布時間：2018-07-30 14:38:31 瀏覽：2281
低噪聲放大器（LNA）是幾乎所有雷達(dá)，無線通信和儀器系統(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，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)計周期中節(jié)省時間，在組裝過程中節(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抗（ECM）來壓倒接收器，接收器必須能夠在不同的時間間隔內(nèi)承受高水平的輸入功率。有源或無源干擾可能導(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系統(tǒng)噪聲系數(shù)的降低。這些信號鏈增加會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，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)獲得平坦度對于實現(xiàn)所需的符號間干擾（ISI）級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，工作溫度可在短時間內(nèi)超過180華氏度。
有意義的溫度變化可能會影響LNA，而不僅僅是改變設(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放大器對于實現(xiàn)足夠的器件性能至關(guān)重要。根據(jù)特定的LNA設(shè)計，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)級設(shè)計用于大型RF或微波組件時，可能需要許多不同的電壓供應(yīng)。某些設(shè)計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）而影響實際的LNA性能。為了避免這種情況，可以使用附加電路來調(diào)節(jié)給定LNA MMIC的電壓供應(yīng)。這些電路和連接點中的每一個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)計和測試時間。
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)計技術(shù)。他們實施的設(shè)計只需要一個正電壓電源，也可以實現(xiàn)多種電壓輸入，從而實現(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僅需要一個正電源電壓時，它可以減少您的物料清單，整體系統(tǒng)復(fù)雜性，故障模式和整個系統(tǒng)SWaP-C。
在包括航空航天和衛(wèi)星通信在內(nèi)的移動平臺中，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)致整個系統(tǒng)SWAP-C。通過衛(wèi)星通信可以看到這一概念的一個例子。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)星每公斤花費數(shù)千至數(shù)萬美元，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LNA可能發(fā)現(xiàn)自己處于類似的系統(tǒng)中，請確保其功耗（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。
