Что такое PA / LNA?

Я видел сравнение двух похожих модулей радиоприемника. Они использовали одну и ту же микросхему, но одна имела больший диапазон из-за включения «PA / LNA», которое, как я понимаю, является аббревиатурой от «Power Amp / Low Noise Amp».

• Что такое PA / LNA?
• Как работает PA / LNA для увеличения диапазона РЧ?
• PA и LNA обычно используются вместе?

(обновление) Модуль с большим диапазоном имеет эту ИС, которая включает в себя функциональные возможности PA и LNA: SE2431L 2,4 ГГц ZigBee / 802.15.4 Front End Module

• PA: (усилитель мощности) усиливается при передаче.
• LNA: (малошумящий усилитель) усиливается при приеме.
• оба сидят между схемой и антенной.
• для дуплексного сигнала пассивный дуплексер переключается между двумя на Rx / Tx.

PA означает усилитель мощности, в этом случае РЧ или СВЧ-усилитель используется для передачи сигнала. LNA означает малошумящий усилитель, обычно используемый для высокочастотных диапазонов или микроволновых сигналов в качестве чувствительного приемника сигнала. PA и LNA не всегда объединяются. Это зависит от приложения. Я нашел эту статью в Интернете, которая охватывает основные детали.

Понимание основ малошумных и мощных усилителей в беспроводных конструкциях Билл Швебер
Автор: Electronic Products
2013-10-24

1) В беспроводной конструкции два компонента являются критическими интерфейсами между антенной и электронными цепями, малошумящим усилителем (LNA) и усилителем мощности (PA). Однако на этом их общность заканчивается. Хотя оба имеют принципиально простые функциональные блок-схемы и роли, у них очень разные задачи, приоритеты и параметры производительности.

2) LNA функционирует в мире неизвестных . Являясь «входным каналом» канала приемника, он должен захватывать и усиливать сигнал с очень низким энергопотреблением и низким напряжением, а также связанный случайный шум, который антенна представляет ему в интересующей полосе частот. В теории сигналов это называется проблемой неизвестного сигнала / неизвестного шума, самой сложной из всех задач обработки сигнала.

3) Напротив, PA принимает относительно сильный сигнал от схемы с очень высоким SNR и должен «просто» повышать свою мощность. Все общие факторы, касающиеся сигнала, известны, такие как амплитуда, модуляция, форма, коэффициент заполнения и т. Д. Это квадрант известного сигнала / известного шума карты обработки сигналов и самый простой в управлении. Несмотря на кажущуюся простую функциональную ситуацию, у PA также есть проблемы с производительностью.

4) В дуплексных (двунаправленных) системах LNA и PA обычно не подключаются к антенне напрямую, а вместо этого идут в дуплексер, пассивный компонент. Дуплексер использует фазирование и фазовый сдвиг, чтобы направлять выходную мощность усилителя на антенну, блокируя его от входа LNA, чтобы избежать перегрузки и насыщения чувствительного входа LNA.

PA и LNA будут на противоположных концах радиочастотного канала - и в дуплексном канале роль переключается в зависимости от направления сигнала. Два компонента (вместе с 2 антеннами) имеют большое значение для определения бюджета линии, это влияет на комбинацию диапазона передачи и скорости передачи в битах.

На приемном конце для данной схемы модуляции и приемлемой частоты ошибок вам потребуется определенное отношение мощности сигнала к мощности шума. Мощность сигнала определяется мощностью передачи (от PA), усилением антенны и потерями при передаче. Тем не менее, большая мощность обходится дороже как в компонентах, так и в источниках питания (КПД, как правило, имеет эффективность менее 50%).

LNA усиливает как полезный сигнал, так и тепловой шум на входе LNA, плюс немного больше шума. Для хорошего МШУ это будет около 1 дБ дополнительного теплового шума. LNA также должен быть линейным, чтобы избежать искажений, вызванных нежелательными (часто сильными) сигналами, которые могут быть отфильтрованы позднее в цепи приема.

Хороший LNA - это первое, что нужно инвестировать, это довольно легко покупает 1-2 дБ. Тогда хорошие антенны, затем, наконец, более мощная акустическая система Есть много мелких деталей, которые также вносят свой вклад - эти два компонента сами по себе не могут спасти плохой дизайн.

Пытаясь понять PA / LNA, вы также можете понять, как они связаны с дуплексерами. Однако мне было удивительно видеть, как трудно найти простую для понимания диаграмму базового элемента duplexer, которая показывает свойства сигнала и схемы. Конечно, в настоящее время вам даже не нужны дуплексеры, так как существуют разные решения, которые часто используются в приемопередатчиках основной полосы мобильных телефонов.

В связи с этим, одна описательная картина, которую я нашел, это из патента.

и с сайта YateBTS .

Также обратите внимание, что, в общем, дуплексер используется для передачи и приема на одной и той же антенне, но (часто) не на одной частоте, тогда как диплексер используется в качестве передачи или приема на той же антенне, но (часто) на разные частоты.