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Rauscharmer Verstärker

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Rauscharmer Verstärker (LNA) ist ein elektronischer Verstärker, der verwendet ist, um vielleicht sehr schwache Signale (zum Beispiel zu verstärken, gewonnen durch eine Antenne). Es wird gewöhnlich sehr in der Nähe vom Entdeckungsgerät gelegen, um Verluste im feedline zu reduzieren. Diese aktive Antenne-Einordnung wird oft in Mikrowellensystemen wie GPS verwendet, weil koaxiales Kabel feedline sehr lossy an Mikrowellenfrequenzen ist, z.B würde ein Verlust von 10 %, die aus wenigen Metern des Kabels kommen, eine 10-%-Degradierung des Verhältnisses des Signals zum Geräusch (SNR) verursachen.

Ein LNA ist ein Schlüsselbestandteil, der am Vorderende eines Radioempfänger-Stromkreises gelegt wird. Pro die Formel von Friis wird die gesamte Geräuschzahl (NF) des Vorderendes des Empfängers durch die ersten paar Stufen (oder sogar die erste Stufe nur) beherrscht.

Mit einem LNA wird die Wirkung des Geräusches von nachfolgenden Stufen der erhalten Kette durch den Gewinn des LNA reduziert, während das Geräusch des LNA selbst direkt ins empfangene Signal eingespritzt wird. So ist es für einen LNA notwendig, die gewünschte Signalmacht zu erhöhen, während man so kleines Geräusch und Verzerrung wie möglich hinzufügt, so dass die Wiederauffindung dieses Signals in den späteren Stufen im System möglich ist. Ein guter LNA hat einen niedrigen NF (wie 1 DB), ein genug großer Gewinn (wie 20 DB) und sollte großen genug Zwischenmodulations- und Kompressionspunkt (IP3 und P1dB) haben. Weitere Kriterien bedienen Bandbreite, Gewinn-Flachheit, Stabilität und Eingang und Stromspannungsproduktionsverhältnis der stehenden Welle (VSWR).

Für das niedrige Geräusch muss der Verstärker eine hohe Erweiterung in seiner ersten Stufe haben. Deshalb werden JFETs und HEMTs häufig verwendet, und verteilte Verstärker konnten verwendet werden. Sie werden in einem Hochstromregime gesteuert, das nicht energieeffizient ist, aber den Verhältnisbetrag des Schuss-Geräusches reduziert. Eingang und Produktion, die Stromkreise für engbandige Stromkreise vergleicht, erhöhen den Gewinn (sieh Produkt der Gewinn-Bandbreite), und verwenden Sie Widerstände nicht, weil diese Geräusch hinzufügen würden. Das Beeinflussen wird durch große Widerstände getan, weil Energieeffizienz nicht erforderlich ist, und ein großer Widerstand Leckage des schwachen Signals aus dem Signalpfad oder Geräusch in den Signalpfad verhindert.

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LNA Design

Niedrige Geräuschverstärker sind die Bausteine jedes Nachrichtensystems. Die vier wichtigsten Rahmen im LNA Design sind: Gewinn, Geräuschzahl, und Nichtlinearität und das Scheinwiderstand-Zusammenbringen. Das Design für LNA basiert hauptsächlich auf die S-Rahmen eines Transistors. Die im Entwerfen eines LNA erforderlichen Schritte sind wie folgt:

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Design

Es gibt zwei weit verwendete Typen von Geräten der S-Parameter und das normale Gerät. Ein S-Parameter ist ein eingebautes Gerät, das keinen Typ des Außenbeeinflussens verlangt, weil es S-Rahmen befestigt hat. Normale Geräte sind anderen Transistoren ähnlich, auf die Außenneigung angewandt werden kann. Im Entwerfen eines LNA ist das S-Parameter-Design am meisten verwendet. </br>

Wandler

Eine der entscheidenden Stufen im Entwerfen eines Niedrigen Geräuschverstärkers ist richtige Auswahl an einem Wandler. Der ausgewählte Wandler sollte einen maximalen Gewinn und minimale Geräuschzahl (NF) haben. Einige Beispiele von Transistoren, die ausgewählt werden können, sind - ATF-34143 und ATF-35143. </br>

Stabilitätskontrolle

Während

man jeden Verstärker entwirft, ist es wichtig, die Stabilität des Geräts gewählt zu überprüfen, oder der Verstärker kann als ein Oszillator fungieren. Um Stabilität zu bestimmen, berechnen Sie den Stabilitätsfaktor von Rollet, (vertreten als Variable K) das Verwenden von S-Rahmen an einer gegebenen Frequenz. Für einen Transistor, um stabil zu sein, müssen Rahmen K> 1 und | | befriedigen

Wechselweise kann ein Induktor der Reihe nach mit dem Transistor-Tor hinzugefügt werden. Da ein idealer Induktor Nullwiderstand hat, erzeugt er kein Thermalgeräusch. Es verbessert Stabilität durch das Reduzieren des Gewinns des Verstärkers durch einen kleinen Faktor. Einige der Induktoren wie 5.98nH und 3.1nH werden in der 1. und 2. Bühne beziehungsweise verwendet, um die Stabilität zu verbessern.

LNA Anwendung

LNA wird in verschiedenen Anwendungen wie ISMUS-Radios, Cellular/PCS Hörer, GPS Empfänger, Schnurlose Telefone, Drahtloser LANs, Radiodaten, Selbstfahrender RKE, Satellitenverkehr usw. verwendet.

Satellit

In einem Satellitenverkehr-System wird die Boden-Stationsempfang-Antenne zu einem LNA in Verbindung stehen. Der LNA ist erforderlich, weil das empfangene Signal schwach ist; es ist gewöhnlich etwas über dem Geräuschpegel. Satelliten haben Macht beschränkt, so verwenden sie niedrige Macht-Sender. Die Satelliten sind auch entfernt und ertragen Pfad-Verlust; niedrige Erdbahn-Satelliten könnten weg sein; ein erdsynchroner Satellit ist weg. Eine größere Boden-Antenne würde ein stärkeres Signal geben, aber das Bilden einer größeren Antenne kann teurer sein als das Hinzufügen eines LNA. Der LNA erhöht das Antenne-Signal, die feedline Verluste zu ersetzen, die von der (außen)-Antenne bis den (innen)-Empfänger gehen. In vielen Satellitenempfang-Systemen schließt der LNA einen Frequenzblock downconverter ein, der den Satelliten downlink Frequenz auswechselt (z.B, 11 GHz), der große feedline Verluste gegen eine niedrigere Frequenz (z.B, 1 GHz) mit tiefer feedline Verluste haben würde. Der LNA mit downconverter wird einen rauscharmen Block downconverter (LNB) genannt. Satellitenverkehr wird gewöhnlich in der Frequenzreihe von 100 MHz (z.B Anfänger-Wettersatelliten) zu Zehnen von GHz (z.B, Satellitenfernsehen) getan.

Rahmen

Hier einige elektrische Rahmen von LNA:

Rahmen von MAX 2640.

Das Funktionieren der Versorgungsstromspannung

Gewöhnlich verlangen LNA weniger Betriebsstromspannung im Rahmen 2 V zu 10 V.

MAX 2640 funktionieren an +2.7 V zu +5.5 V.

Betriebsversorgungsstrom

LNA verlangen Versorgungsstrom im Rahmen mA,

der Versorgungsstrom verlangt für LNA ist von seinem Design und der Anwendung abhängig, für die es verwendet werden muss.

MAX 2640, der für die Satellitenanwendung verwendet wird, verlangt einen Versorgungsstrom fast 6mA.

Betriebsfrequenz

Die Reihe der LNA Operation ist sehr breit, es funktioniert von 500 Kilohertz bis 50 GHz.

Frequenz ist das grundlegende Ding für jedes elektronische Gerät besonders unter denjenigen, die in Nachrichtensystemen verwendet sind.

MAX 2640 funktionieren in den 300 Frequenz-Reihe-MHz - 1500 MHz.

Betriebstemperaturreihe

Jedes elektronische Gerät hat etwas Grenze auf der Betriebstemperatur, wie dieser LNA hat auch etwas Grenze auf seiner Betriebstemperatur.

die allgemeine Reihe für die treue Operation von LNA ist-30°c zu +50°C.

MAX 2640 funktioniert auf der sehr breiten Temperaturreihe d. h.-40°c - +125°C.

Geräuschzahl

Geräuschzahl ist auch einer der wichtigen Faktoren, der die Leistungsfähigkeit eines besonderen LNA bestimmt.

Folglich können wir entscheiden, welcher LNA für eine besondere Anwendung passend ist.

Zum Beispiel: Im Satellitenverkehr ein LNA eine sehr niedrige Geräuschzahl zu haben, ist erforderlich.

MAX 2640, der zum Nachrichtenzweck verwendet wird, haben Geräuschzahl in der Reihe 0.9 DB - 1.5 DB.

Geräuschzahl ändert sich gemäß der Betriebsfrequenz für denselben LNA.

z.B.

MAX 2640,

NF 0.5 DB für 900 MHz,

NF 1.2 DB für 1575 MHz,

NF 1.3 DB für 1900 MHz,

NF 1.5 DB für 2450 MHz.

niedrige Geräuschzahl läuft auf besseren Empfang des Signals hinaus.

Hoher Gewinn

mit der niedrigen Geräuschzahl muss LNA hohen Gewinn für die Verarbeitung des Signals in den Poststromkreis haben.

Gemäß der Voraussetzung gewinnen hoch LNA werden für die Anwendung vom Hersteller entworfen.

wenn LNA hohen Gewinn dann nicht haben wird, wird das Signal in durch das Geräusch im LNA Stromkreis selbst betroffen und vielleicht verdünnt, so ist der hohe Gewinn von LNA der wichtige Parameter von LNA.

wie NF Gewinn von LNA ändert sich auch mit der Betriebsfrequenz.

z.B für MAX 2640

15.1 DB an 900 MHz,

15.7 DB in 1575 MHz,

14.4 DB in 1900 MHz,

13.5 DB an 2450 MHz.