PA / LNA là gì?

Tôi thấy một so sánh của hai mô-đun máy thu radio tương tự. Họ đã sử dụng cùng một IC, nhưng một loại có phạm vi lớn hơn do bao gồm "PA / LNA" mà tôi hiểu là viết tắt của "Power Amp / Low noise Amp".

• PA / LNA là gì?
• PA / LNA hoạt động như thế nào để tăng phạm vi RF?
• PA và LNA thường được sử dụng cùng nhau?

(cập nhật) Mô-đun có phạm vi lớn hơn có IC này bao gồm chức năng PA và LNA: SE2431L 2.4 GHz ZigBee / 802.15.4 Mô-đun Front End

• PA: (power amp) khuếch đại khi truyền.
• LNA: (amp nhiễu thấp) khuếch đại khi nhận.
• cả hai ngồi giữa mạch và ăng ten.
• đối với tín hiệu song công, bộ song công thụ động sẽ dịch chuyển giữa hai tín hiệu trên Rx / Tx.

PA là viết tắt của bộ khuếch đại công suất, trong trường hợp này là bộ khuếch đại RF hoặc vi sóng được sử dụng để truyền tín hiệu. LNA là viết tắt của bộ khuếch đại nhiễu thấp, thường được sử dụng cho các dải RF cao hoặc tín hiệu vi sóng làm bộ thu tín hiệu nhạy. PA và LNA không phải lúc nào cũng được kết hợp. Nó phụ thuộc vào ứng dụng. Tôi tìm thấy bài viết này trên web bao gồm các chi tiết cơ bản.

Tìm hiểu cơ bản về bộ khuếch đại công suất thấp và tiếng ồn trong thiết kế không dây của Bill Schweber
Đóng góp bởi các sản phẩm điện tử
2013-10-24

1) Trong thiết kế không dây, hai thành phần là các giao diện quan trọng giữa ăng-ten và các mạch điện tử, bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA) và bộ khuếch đại công suất (PA). Tuy nhiên, đó là nơi phổ biến của họ kết thúc. Mặc dù cả hai đều có sơ đồ và vai trò khối chức năng rất đơn giản, nhưng chúng có những thách thức, ưu tiên và thông số hiệu suất rất khác nhau.

2) Các chức năng LNA trong một thế giới chưa biết . Là "mặt trước" của kênh thu, nó phải thu và khuếch đại tín hiệu điện áp thấp, điện áp thấp cộng với nhiễu ngẫu nhiên liên quan mà ăng ten phát ra cho nó, trong phạm vi băng thông quan tâm. Trong lý thuyết tín hiệu, đây được gọi là thách thức tín hiệu chưa biết / thách thức nhiễu chưa biết, khó khăn nhất trong tất cả các thách thức xử lý tín hiệu.

3) Ngược lại, PA nhận tín hiệu tương đối mạnh từ mạch điện, với SNR rất cao và phải "đơn thuần" tăng sức mạnh. Tất cả các yếu tố chung về tín hiệu được biết đến, chẳng hạn như biên độ, điều chế, hình dạng, chu kỳ nhiệm vụ, v.v. Đây là góc phần tư đã biết tín hiệu / đã biết của bản đồ xử lý tín hiệu và là phần dễ quản lý nhất. Mặc dù tình hình chức năng đơn giản rõ ràng này, PA cũng có những thách thức về hiệu suất.

4) Trong các hệ thống song công (hai chiều), LNA và PA thường không kết nối trực tiếp với ăng-ten, mà thay vào đó, đi đến một bộ song công, một thành phần thụ động. Bộ song công sử dụng pha và dịch pha để điều khiển công suất đầu ra của PA tới ăng ten trong khi chặn nó khỏi đầu vào LNA, để tránh quá tải và bão hòa đầu vào LNA nhạy cảm.

PA và LNA sẽ ở hai đầu đối diện của một liên kết RF - và trong liên kết song công, các vai trò chuyển đổi tùy thuộc vào hướng của tín hiệu. Hai thành phần (cùng với 2 ăng ten) thực hiện một cách lâu dài để xác định ngân sách liên kết, điều này ảnh hưởng đến sự kết hợp giữa phạm vi truyền và tốc độ bit.

Ở đầu nhận, đối với sơ đồ điều chế nhất định và tỷ lệ lỗi chấp nhận được, bạn sẽ cần một tỷ lệ cụ thể của công suất tín hiệu so với công suất nhiễu. Công suất tín hiệu được xác định bằng công suất truyền (từ PA), mức tăng anten và tổn thất truyền. Tuy nhiên, nhiều năng lượng hơn đắt tiền cả về linh kiện và nguồn cung cấp (PA thường có hiệu suất thấp hơn 50%).

LNA khuếch đại cả tín hiệu mong muốn và nhiễu nhiệt ở đầu vào LNA, cộng thêm một chút nhiễu. Đối với một LNA tốt, đây sẽ là khoảng 1dB của tiếng ồn nhiệt thêm. LNA cũng cần phải tuyến tính để tránh sự biến dạng gây ra bởi các tín hiệu không mong muốn (thường mạnh) có thể được lọc ra sau đó trong chuỗi nhận.

Một LNA tốt là điều đầu tiên để đầu tư, điều này giúp bạn mua 1-2 dB khá dễ dàng. Sau đó, ăng-ten tốt, cuối cùng là một PA mạnh hơn. Có rất nhiều chi tiết nhỏ cũng góp phần - hai thành phần này tự chúng không thể giải cứu một thiết kế xấu.

Khi cố gắng hiểu PA / LNA, bạn cũng có thể muốn hiểu làm thế nào chúng có liên quan đến bộ song công. Tuy nhiên, thật đáng ngạc nhiên khi tôi thấy khó khăn như thế nào khi tìm thấy một sơ đồ dễ hiểu về cơ bản duplexer, cho thấy cả các thuộc tính tín hiệu và sơ đồ. Tất nhiên ngày nay bạn thậm chí không cần bộ song công vì có nhiều giải pháp khác nhau, như thường được sử dụng trong các bộ thu phát băng gốc của điện thoại di động.

Về vấn đề này, một bức tranh mô tả tôi tìm thấy, đây là bức ảnh từ một bằng sáng chế.

và từ trang web của YateBTS .

Cũng lưu ý rằng, nói một cách lỏng lẻo, bộ song công được sử dụng cho TX và RX trên cùng một ăng-ten nhưng (thường) không cùng tần số, trong khi đó, một bộ ghép kênh được sử dụng làm TX hoặc RX trên cùng một ăng-ten, nhưng (thường) trên tần số khác nhau.