集成LNA在基站設(shè)計中有什么樣的重要性

　　隨著對無線寬頻帶的需求不斷提高，蜂窩基站 （BTS） 性能的重要性也愈加突出。天線塔的低噪聲放大器 （LNA）是確定 BTS 性能的關(guān)鍵因素，因為它能影響基站覆蓋面積及其對附近其他發(fā)射器的容限。集成的 LNA 配備了有源偏置調(diào)節(jié)器，例如 Avago Technology 的 MGA-63x系列，能夠為杰出的 BTS 性能提供噪聲系數(shù)和線性。蜂窩基站 （BTS） 設(shè)計應具有廣泛的覆蓋范圍，同時能夠共用一個配備多種無線發(fā)射器的塔站。這些特性使服務供應商用幾個網(wǎng)點就能向一個地區(qū)提供服務，并且可以與其他使用者共同承擔網(wǎng)點成本。為了滿足覆蓋和分享的要求，BTS 架構(gòu)中需要配備敏感度高的接收器來接收遠程手機信號，同時還要排除從附近無線發(fā)射器發(fā)射的帶內(nèi)和帶外強信號。接收器的敏感性是多種因素作用的結(jié)果，它決定了無線接收器能夠還原的最弱的信號，其中包括接收器信號帶寬（BW，單位：Hz）和信號必須支持的信息速率。敏感度可以這樣描述：

　　Gn 表示接收鏈上第 n 級的增益，表明接收鏈中第一放大階段的噪聲系數(shù) （F1） 對系統(tǒng)的總噪聲具有支配作用，而隨后階段（例如 F2， F3 等）的噪聲性能的影響則會越來越小。因此，第一階段的低噪聲放大器 （LNA） 能夠通過最小化級聯(lián)噪聲系數(shù) F 來提高接收器的敏感性。目前蜂窩基站 （BTS） 通常都將 LNA 放置在天線塔的天線附近。這樣的布置有助于減弱由天線到遠程 LNA 級之間的電纜損耗而造成的噪聲系數(shù)衰減。還有另外兩個影響 BTS 架構(gòu)的因素，一個是共用天線雙工工作的發(fā)射-接收 （Tx-Rx） 雙工器，一個是用于防止帶外阻隔或脫敏的干擾濾波器，通常都先于 LNA 級。但是，雙工器和濾波器都會有損耗。因損耗先于放大發(fā)生，所以要求損耗值小一些以確保 SNR 盡量高。盡管如此，配備了噪聲性能額外冗余的 extra marginNA 還是會降低雙工濾波器的損耗要求。 BTS 設(shè)計中 LNA 還要滿足除低噪聲系數(shù)之外的其他重要性能要求。這些要求可能包括高增益（用于抵消塔頂安裝的 LNA 和地面無線電廣播室之間的長電纜的損耗）和高線性。高線性用于防止在處理強信號時可能引起通道間干擾的失真。

　　放大器設(shè)計中的低噪聲技術(shù)

　　雖然高增益和高線性非常重要，但 LNA 的噪聲系數(shù)才是其決定性也是最重要的特征。許多設(shè)計和加工技術(shù)都會影響放大器的噪聲系數(shù) （F），但其中一些并不適用于 BTS。例如，F(xiàn)ukui 公式表明了電子放大器 （TPHY） 的物理溫度可以直接影響其噪聲系數(shù)。因此這種關(guān)聯(lián)，通過目前最有效的降低噪聲的方法，即閉合循環(huán)氮氣冷卻，可以將TPHY 降低到接近 OK，并且證明了在 900MHz 時 FF ≈ 0.05dB。但是，不斷的維護和低溫冷卻的高成本（每個冷卻器約 1 萬美元）使這種冷卻方法極不實用，除非是類似于無線電望遠鏡和行星探測器地面接收站這種對于性能要求極高的應用領(lǐng)域。其他影響放大器系數(shù)的主要因素比較容易控制。例如，制造晶體管所選用的半導體材料對放大器噪聲系數(shù)的影響非常大。尖端材料，例如磷化銦 （InP） 具有無以倫比的降噪性能。但是，對于日常商業(yè)用途來說，這些材料的成本往往過于高昂。另一方面，硅 CMOS 雖然成本低廉，但降噪等級卻一般（表 1）。而砷化鎵材料，尤其是增強型高遷移率晶體管技術(shù) （pHEMT），成本低且降噪性能好。