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应用于基站的高集成度低噪声放大器解析
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2017-11-09
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目前，一个基站的站点通常需要安放多个无线发射器。共享站点的方式，一来可以降低同一区域的基站站点数量，二来可以降低各种服务成本。为满足这两个要求，基站的接收链路需具有如下两个特点：高接收灵敏度和高带内/带外杂散的抑制能力。
接收灵敏度用来表示接收器的弱信号接收能力。具体公式如下：
其中BW是指信号带宽，SNR是指特定信号的信噪比，F是指系统的噪声系数。
根据Friiss方程，系统的噪声系数可以表述为：
其中Gn是指接收链路中第n级放大器的增益，Fn是指接收链路中第n级放大器的噪声系数。从公式中可以看出，接收链路中的第1级放大器的噪声对 系统噪声的贡 献远远大于其它放大器的噪声对系统噪声的贡献。因此，低噪声放大器（LNA）作为接收链路的第一级放大器对减小系统噪声，提高系统的接收灵敏度具有很大的 帮助。
目前的基站一般将LNA放置在靠近天线的塔放内。由于减少了塔放和基站地面部分之间的连接电缆的长度，这种方式将有助于降低 系统的噪声系数，并提高整个系统的接收灵敏度。然而，保证收发共用一根天线的双工器和预防带外阻塞的滤波器由于一定位于比LNA更靠近天线的位置，因此它 们的插入损耗也必然会增加系统的噪声系数。这时，就需要通过降低LNA的噪声，来抵消掉双工器和滤波器额外产生的噪声，以保证整个系统的噪声系数。
在基站中使用的LNA除了噪声系数这个指标以外，其他的性能指标也是非常关键的。比如高增益，用于补偿塔放和基站地面部分的连接电缆损耗;高线性度，用于保证在强信号下，系统内部信道之间的干扰不会引起信号失真等等。
以MGA-63X系列为实例
微波单芯片高集成威廉希尔官方网站 （MMIC）MGA-63X系列低噪声放大器采用了最好的降噪技术。例如，器件封装采用了2×2×0.75mm的8- pin QFN技术，可以有效减少由于连接线不连续性造成的功率反射。系列中的每个器件都具有相同的管脚定义和封装，方便客户使用同样的PCB，只需要更改单个器 件，就可以直接覆盖从400MHz到4GHz的频率范围。
MGA-63X系列低噪放采用的是具有安华高专利 的0.25微米特征尺寸的砷化镓增强型模式，ePHEMT制程。这使得低噪放的目标增益（在0.9GHz大于17dB）在只使用一个晶体管的情况下就可以 达到。整个制程过程也保证内部互联产生的Johnson噪声最小。另外，通过使用高导电的金属材料使得其噪声系数可以和陶瓷封装的器件相比。
MGA- 63X系列低噪放的生产技术有助于其抵制强信号的阻塞。信号阻塞会导致接收链路的增益降低，噪声增加。一个不同步的干扰信号，比如同一位置的功率发射器， 或者一个同步的干扰源，比如环行器或者双工器的泄漏信号，都有可能引起阻塞现象。具有较高的增益压缩门限的器件可以适度的抑制阻塞。增益压缩是放大器的一 个非线性指标，其位于放大器的线性区域之外。生产制程的低拐点电压可以允许一个大的电压摆动在被消峰前存在，从而使得器件具有了高的增益压缩门限。
接收灵敏度用来表示接收器的弱信号接收能力。具体公式如下：
其中BW是指信号带宽，SNR是指特定信号的信噪比，F是指系统的噪声系数。
根据Friiss方程，系统的噪声系数可以表述为：
其中Gn是指接收链路中第n级放大器的增益，Fn是指接收链路中第n级放大器的噪声系数。从公式中可以看出，接收链路中的第1级放大器的噪声对 系统噪声的贡 献远远大于其它放大器的噪声对系统噪声的贡献。因此，低噪声放大器（LNA）作为接收链路的第一级放大器对减小系统噪声，提高系统的接收灵敏度具有很大的 帮助。
目前的基站一般将LNA放置在靠近天线的塔放内。由于减少了塔放和基站地面部分之间的连接电缆的长度，这种方式将有助于降低 系统的噪声系数，并提高整个系统的接收灵敏度。然而，保证收发共用一根天线的双工器和预防带外阻塞的滤波器由于一定位于比LNA更靠近天线的位置，因此它 们的插入损耗也必然会增加系统的噪声系数。这时，就需要通过降低LNA的噪声，来抵消掉双工器和滤波器额外产生的噪声，以保证整个系统的噪声系数。
在基站中使用的LNA除了噪声系数这个指标以外，其他的性能指标也是非常关键的。比如高增益，用于补偿塔放和基站地面部分的连接电缆损耗;高线性度，用于保证在强信号下，系统内部信道之间的干扰不会引起信号失真等等。
以MGA-63X系列为实例
微波单芯片高集成威廉希尔官方网站 （MMIC）MGA-63X系列低噪声放大器采用了最好的降噪技术。例如，器件封装采用了2×2×0.75mm的8- pin QFN技术，可以有效减少由于连接线不连续性造成的功率反射。系列中的每个器件都具有相同的管脚定义和封装，方便客户使用同样的PCB，只需要更改单个器 件，就可以直接覆盖从400MHz到4GHz的频率范围。
MGA-63X系列低噪放采用的是具有安华高专利 的0.25微米特征尺寸的砷化镓增强型模式，ePHEMT制程。这使得低噪放的目标增益（在0.9GHz大于17dB）在只使用一个晶体管的情况下就可以 达到。整个制程过程也保证内部互联产生的Johnson噪声最小。另外，通过使用高导电的金属材料使得其噪声系数可以和陶瓷封装的器件相比。
MGA- 63X系列低噪放的生产技术有助于其抵制强信号的阻塞。信号阻塞会导致接收链路的增益降低，噪声增加。一个不同步的干扰信号，比如同一位置的功率发射器， 或者一个同步的干扰源，比如环行器或者双工器的泄漏信号，都有可能引起阻塞现象。具有较高的增益压缩门限的器件可以适度的抑制阻塞。增益压缩是放大器的一 个非线性指标，其位于放大器的线性区域之外。生产制程的低拐点电压可以允许一个大的电压摆动在被消峰前存在，从而使得器件具有了高的增益压缩门限。
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