高集成度低噪聲放大器用于基站

目前，一個(gè)基站的站點(diǎn)通常需要安放多個(gè)無(wú)線發(fā)射器。共享站點(diǎn)的方式，一來(lái)可以降低同一區(qū)域的基站站點(diǎn)數(shù)量，二來(lái)可以降低各種服務(wù)成本。為滿足這兩個(gè)要求，基站的接收鏈路需具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：高接收靈敏度和高帶內(nèi)/帶外雜散的抑制能力。

　　

接收靈敏度用來(lái)表示接收器的弱信號(hào)接收能力。具體公式如下：

其中BW是指信號(hào)帶寬，SNR是指特定信號(hào)的信噪比，F(xiàn)是指系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。

　　

根據(jù)Friiss方程，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)可以表述為：

其中Gn是指接收鏈路中第n級(jí)放大器的增益，F(xiàn)n是指接收鏈路中第n級(jí)放大器的噪聲系數(shù)。從公式中可以看出，接收鏈路中的第1級(jí)放大器的噪聲對(duì) 系統(tǒng)噪聲的貢 獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它放大器的噪聲對(duì)系統(tǒng)噪聲的貢獻(xiàn)。因此，低噪聲放大器(LNA)作為接收鏈路的第一級(jí)放大器對(duì)減小系統(tǒng)噪聲，提高系統(tǒng)的接收靈敏度具有很大的 幫助。

　　

目前的基站一般將LNA放置在靠近天線的塔放內(nèi)。由于減少了塔放和基站地面部分之間的連接電纜的長(zhǎng)度，這種方式將有助于降低 系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，并提高整個(gè)系統(tǒng)的接收靈敏度。然而，保證收發(fā)共用一根天線的雙工器和預(yù)防帶外阻塞的濾波器由于一定位于比LNA更靠近天線的位置，因此它 們的插入損耗也必然會(huì)增加系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。這時(shí)，就需要通過(guò)降低LNA的噪聲，來(lái)抵消掉雙工器和濾波器額外產(chǎn)生的噪聲，以保證整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。

　　

在基站中使用的LNA除了噪聲系數(shù)這個(gè)指標(biāo)以外，其他的性能指標(biāo)也是非常關(guān)鍵的。比如高增益，用于補(bǔ)償塔放和基站地面部分的連接電纜損耗;高線性度，用于保證在強(qiáng)信號(hào)下，系統(tǒng)內(nèi)部信道之間的干擾不會(huì)引起信號(hào)失真等等。

　　

　　

微波單芯片高集成電路(MMIC)MGA-63X系列低噪聲放大器采用了最好的降噪技術(shù)。例如，器件封裝采用了2×2×0.75mm的8- pin QFN技術(shù)，可以有效減少由于連接線不連續(xù)性造成的功率反射。系列中的每個(gè)器件都具有相同的管腳定義和封裝，方便客戶使用同樣的PCB，只需要更改單個(gè)器 件，就可以直接覆蓋從400MHz到4GHz的頻率范圍。

　　

MGA-63X系列低噪放采用的是具有安華高專利 的0.25微米特征尺寸的砷化鎵增強(qiáng)型模式，ePHEMT制程。這使得低噪放的目標(biāo)增益(在0.9GHz大于17dB)在只使用一個(gè)晶體管的情況下就可以 達(dá)到。整個(gè)制程過(guò)程也保證內(nèi)部互聯(lián)產(chǎn)生的Johnson噪聲最小。另外，通過(guò)使用高導(dǎo)電的金屬材料使得其噪聲系數(shù)可以和陶瓷封裝的器件相比。

　　

MGA- 63X系列低噪放的生產(chǎn)技術(shù)有助于其抵制強(qiáng)信號(hào)的阻塞。信號(hào)阻塞會(huì)導(dǎo)致接收鏈路的增益降低，噪聲增加。一個(gè)不同步的干擾信號(hào)，比如同一位置的功率發(fā)射器， 或者一個(gè)同步的干擾源，比如環(huán)行器或者雙工器的泄漏信號(hào)，都有可能引起阻塞現(xiàn)象。具有較高的增益壓縮門(mén)限的器件可以適度的抑制阻塞。增益壓縮是放大器的一 個(gè)非線性指標(biāo)，其位于放大器的線性區(qū)域之外。生產(chǎn)制程的低拐點(diǎn)電壓可以允許一個(gè)大的電壓擺動(dòng)在被消峰前存在，從而使得器件具有了高的增益壓縮門(mén)限。

　　

動(dòng)態(tài)偏壓可以提高低噪放的線性度，源電感Ls有助于兼顧良好的輸入回波損耗和較低的噪聲系數(shù)。

　

由于調(diào)整器和低噪放晶體管使用相同的制程被集成在一起，因此Vbias和VGS可以相互作用。這種作用一方面通過(guò)校準(zhǔn)溫度的偏移來(lái)幫助確保Ids的溫度穩(wěn)定度，另一方面有助于補(bǔ)償在晶圓工作時(shí)的跨導(dǎo)變化。這些技術(shù)已全部應(yīng)用在MGA-63X系列LNA。

　　

偏壓調(diào)整器可以通過(guò)改變外部的電壓(Vbias)來(lái)調(diào)整低噪放的靜態(tài)電流(Ids)。其驅(qū)動(dòng)電流(Ibais1mA)和大多數(shù)的CMOS器件相當(dāng)?？梢灾苯舆B接到系統(tǒng)的控制器引腳，然后控制低噪放的開(kāi)關(guān)狀態(tài)使其應(yīng)用在時(shí)分模式。

　　

可調(diào)節(jié)的偏壓特性使得工程師在使用器件時(shí)需要在功耗和線性度上做取舍。在不需要高線性度的應(yīng)用中，工程師可以通過(guò)增加Rbias(正常為 6.8k歐姆)的電 阻來(lái)達(dá)到省電的目的?；蛘咴谠鲆婧洼敵龉β首兓淮?ΔG和ΔP1dB≤0.5dB)的情況下，通過(guò)改變Idd的電流(25～75mA)，使得低噪放的 OIP3產(chǎn)生大約10dB的變化。這使得具有微控制器控制Vbias的低噪放對(duì)頻譜擁擠的自適應(yīng)能力大大增強(qiáng)。