تقویت کننده کم نویز در مخابرات

تقویت کننده کم نویز در مخابرات:
انتقال در بخش موج میلی متر طیف با چالش های بسیار بیشتری نسبت به فرکانس رادیویی (RF) یا قسمت مایکروویو طیف همراه است.

دریافت سیگنال منتقل شده مجموعه ای از چالش ها را به وجود می آورد. علاوه بر این، تقویت کننده کم نویز (LNA) اولین مؤلفه ای است که در انتهای جلوی اکثر گیرنده های مایکروویو و موج میلی متر بعد از آنتن ظاهر می شود (به استثنای فیلتر میان گذر کم تلفات برای انتخاب سیگنال).

بنابراین، عملکرد گیرنده RF و موج میلی متری تا حد زیادی به عملکرد LNA مورد استفاده بستگی دارد.

در درجه اول، LNA وظیفه دارد یک سیگنال را تقویت کند در حالی که نویز کمتری را به سیگنال وارد کند، مفهومی که می توان آن را به صورت گرافیکی در حوزه زمان و فرکانس مطابق شکل زیر نشان داد.

استفاده از LNA یک ضرورت است، زیرا سیگنال دریافت شده توسط آنتن در نویز غوطه ور است، بنابراین قبل از پردازش سیگنال، باید با کمترین میزان ممکن از نویز اضافی که در این فرایند تولید می شود، آن را تقویت کنیم.

پیشرفت های چشمگیر در فناوری ترانزیستور در چند دهه گذشته باعث شده است که توجه افراد از لامپ های مایکروویو و تقویت کننده های کلیسترون دور شود و اکثریت قریب به اتفاق تقویت کننده های فرکانس بالا برای تقویت کنندگی به قطعات حالت جامد متکی شوند.

همان طور که فناوری هایی مانند نیمه هادی اکسید فلزی (BiCMOS) و سیلیکون-ژرمانیم (SiGe) دوقطبی و سیلیکون CMOS همچنان به تکامل خود ادامه می دهند، تعداد سیستم های فرستنده/گیرنده کم هزینه و با کارایی بالا که در حوزه موج میلی متر کار می کنند نیز بیشتر می شوند.

یک سیستم مخابراتی عادی، همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است، از حداقل یک فرستنده و یک گیرنده تشکیل می شود.

معماری فرستنده/گیرنده برای کاربردهای موج میلی متر تفاوت زیادی با گیرنده های RF و مایکروویو ندارد.

همان طور که در قسمت بالایی شکل نشان داده شده است، یک فرستنده معمولی شامل مداراتی برای پردازش باند پایه، تبدیل دیجیتال به آنالوگ، فیلتر کردن، تقویت، تولید حامل، مدولاسیون و تقویت توان است.

در گیرنده، پردازش برعکس فرستنده انجام می شود، یعنی سیگنال دریافت شده از آنتن ابتدا تقویت می شود (با استفاده از LNA)، سپس قبل از اعمال پردازش باند، مدوله می شود.

یک اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ (VCO) که بخشی از مدار بازیابی حامل است، معمولاً جایگزین یک مدار اسیلاتور خالص می شود و این برای داشتن یک محدوده تنظیم گسترده ضروری است.

عملکرد مناسب شبکه های مخابراتی به شدت به شکل نویز کم و همچنین بهره و خاصیت خطی بالای LNA پیاده سازی شده در گیرنده متکی است.

یک LNA مناسب طراحی شده علی رغم نوسانات دما، ناسازگاری فرایند و سطح سیگنال، این نیازها را برآورده می کند.

تقویت کننده کم نویز، مانند تقویت کننده توان، اساساً یک مدار باند باریک است، اما با افزایش فرکانس، داشتن پهنای باند گسترده امکان استفاده مجدد را فراهم می کند، بنابراین روند طراحی LNAهای پهن باند امری مهم خواهد بود.