Apa itu PA / LNA?

Saya melihat perbandingan dua modul penerima radio yang serupa. Mereka menggunakan IC yang sama, tetapi memiliki rentang yang lebih besar karena dimasukkannya "PA / LNA" yang saya pahami sebagai singkatan dari "Power Amp / Low Noise Amp".

• Apa itu PA / LNA?
• Bagaimana cara kerja PA / LNA untuk meningkatkan jangkauan RF?
• Apakah PA dan LNA biasanya digunakan bersama?

(pembaruan) Modul dengan jangkauan lebih besar memiliki IC ini yang mencakup fungsi PA dan LNA: SE2431L 2,4 GHz ZigBee / 802.15.4 Modul Ujung Depan

• PA: (power amp) menguat saat transmisi.
• LNA: (low noise amp) menguatkan saat menerima.
• keduanya duduk di antara sirkuit dan antena.
• untuk sinyal duplex, duplexer pasif bergeser di antara keduanya pada Rx / Tx.

PA adalah singkatan dari power amplifier, dalam hal ini RF atau microwave amplifier digunakan untuk transmisi sinyal. LNA adalah singkatan dari penguat derau rendah, biasanya digunakan untuk gelombang RF tinggi atau sinyal gelombang mikro sebagai penerima sinyal yang sensitif. PA dan LNA tidak selalu digabungkan. Tergantung aplikasinya. Saya menemukan artikel ini di web yang mencakup detail dasar.

Memahami Dasar-dasar dari Low-Noise dan Power Amplifier dalam Desain Nirkabel Oleh Bill Schweber
Kontribusi Oleh Produk Elektronik
2013-10-24

1) Dalam desain nirkabel, dua komponen adalah antarmuka kritis antara antena dan sirkuit elektronik, penguat rendah kebisingan (LNA) dan penguat daya (PA). Namun, di situlah kesamaan mereka berakhir. Meskipun keduanya memiliki diagram blok fungsional dan peran yang sangat sederhana pada prinsipnya, mereka memiliki tantangan, prioritas, dan parameter kinerja yang sangat berbeda.

2) Fungsi LNA di dunia yang tidak diketahui . Sebagai "ujung depan" dari saluran penerima, ia harus menangkap dan memperkuat sinyal yang sangat rendah daya, tegangan rendah ditambah kebisingan acak terkait yang disajikan antena, dalam bandwidth yang diinginkan. Dalam teori sinyal, ini disebut sinyal yang tidak diketahui / tantangan kebisingan yang tidak diketahui, yang paling sulit dari semua tantangan pemrosesan sinyal.

3) Sebaliknya, PA mengambil sinyal yang relatif kuat dari sirkuit, dengan SNR yang sangat tinggi, dan harus "hanya" meningkatkan kekuatannya. Semua faktor umum tentang sinyal diketahui, seperti amplitudo, modulasi, bentuk, siklus tugas, dan banyak lagi. Ini adalah kuadran sinyal-dikenal / noise yang diketahui dari peta pemrosesan sinyal, dan yang paling mudah untuk dikelola. Terlepas dari situasi fungsional yang sederhana ini, PA memiliki tantangan kinerja juga.

4) Dalam sistem dupleks (dua arah), LNA dan PA biasanya tidak terhubung ke antena secara langsung, tetapi sebaliknya pergi ke duplexer, komponen pasif. Duplexer menggunakan penahapan fase dan fase untuk mengarahkan daya output PA ke antena sambil memblokirnya dari input LNA, untuk menghindari kelebihan dan saturasi input LNA sensitif.

PA dan LNA akan berada di ujung yang berlawanan dari sebuah tautan RF - dan dalam sebuah tautan duplex peran beralih tergantung pada arah sinyal. Dua komponen (bersama dengan 2 antena) melakukan banyak cara untuk menentukan tautan-anggaran, ini mempengaruhi kombinasi jangkauan transmisi dan laju bit.

Di sisi penerima, untuk skema modulasi tertentu dan tingkat kesalahan yang dapat diterima, Anda akan memerlukan rasio daya sinyal terhadap daya noise yang spesifik. Kekuatan sinyal ditentukan oleh daya pancar (dari PA), penguatan antena, dan kehilangan transmisi. Namun, lebih banyak daya mahal dalam komponen dan pasokan (PA biasanya kurang dari 50% efisien).

LNA menguatkan sinyal yang diinginkan, dan noise termal pada input LNA, ditambah sedikit noise. Untuk LNA yang baik, ini akan menjadi sekitar 1dB dari kebisingan termal tambahan. LNA juga harus linier untuk menghindari distorsi yang disebabkan oleh sinyal (sering kuat) yang tidak diinginkan yang dapat disaring kemudian dalam rantai penerima.

LNA yang baik adalah hal pertama yang diinvestasikan, ini memberi Anda 1-2 dB cukup mudah. Lalu antena yang bagus, lalu akhirnya PA yang lebih kuat. Ada banyak detail kecil yang juga berkontribusi - kedua komponen ini sendiri tidak dapat menyelamatkan desain yang buruk.

Saat mencoba memahami PA / LNA, Anda mungkin juga ingin memahami bagaimana mereka terkait dengan duplexer. Namun, itu mengejutkan bagi saya untuk melihat betapa sulitnya menemukan diagram dasar duplexeryang mudah dipahami , yang menunjukkan baik sinyal maupun sifat skematisnya. Tentu saja saat ini Anda bahkan tidak perlu duplexer karena ada solusi yang berbeda, seperti yang sering digunakan dalam transceiver baseband ponsel.

Dalam hal ini, satu gambaran deskriptif yang saya temukan, adalah yang ini dari paten.

dan dari situs YateBTS .

Juga perhatikan bahwa, secara longgar, duplexer digunakan untuk TX dan RX pada antena yang sama tetapi (sering) bukan frekuensi yang sama, sedangkan diplexer digunakan sebagai TX atau RX pada antena yang sama, tetapi (sering) pada frekuensi yang berbeda.