目(mu)前(qian)

，一(yi)個(ge)基(ji)站(zhan)的(de)站(zhan)點(dian)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)安(an)放(fang)多(duo)個(ge)無(wu)線(xian)發(fa)射(she)器(qi)。共(gong)享(xiang)站(zhan)點(dian)的(de)方(fang)式(shi)，一(yi)來(lai)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)同(tong)一(yi)區(qu)域(yu)的(de)基(ji)站(zhan)站(zhan)點(dian)數(shu)量(liang)，二(er)來(lai)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)各(ge)種(zhong)服(fu)務(wu)成(cheng)本(ben)。為(wei)滿(man)足(zu)這(zhe)兩(liang)個(ge)要(yao)求(qiu)
，基(ji)站(zhan)的(de)接(jie)收(shou)鏈(lian)路(lu)需(xu)具(ju)有(you)如(ru)下(xia)兩(liang)個(ge)特(te)點(dian)：高接收靈敏度和高帶內/帶外雜散的抑製能力。

　　

接收靈敏度用來表示接收器的弱信號接收能力。具體公式如下：

　　

 

其中BW是指信號帶寬，SNR是指特定信號的信噪比，F是指係統的噪聲係數。

　　

根據Friiss方程，係統的噪聲係數可以表述為：

　　

 

其中Gn是指接收鏈路中第n級放大器的增益，Fn是指接收鏈路中第n級放大器的噪聲係數。從公式中可以看出，接收鏈路中的第1級放大器的噪聲對係統噪聲的貢 獻遠遠大於其它放大器的噪聲對係統噪聲的貢獻。因此，低噪聲放大器(LNA)作為接收鏈路的第一級放大器對減小係統噪聲
，提高係統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。由於減少了塔放和基站地麵部分之間的連接電纜的長度
，這種方式將有助於降低 係統的噪聲係數，並提高整個係統的接收靈敏度。然而，保證收發共用一根天線的雙工器和預防帶外阻塞的濾波器由於一定位於比LNA更靠近天線的位置，因此它 們的插入損耗也必然會增加係統的噪聲係數。這時，就需要通過降低LNA的噪聲，來抵消掉雙工器和濾波器額外產生的噪聲，以保證整個係統的噪聲係數。

　　

在基站中使用的LNA除了噪聲係數這個指標以外，其他的性能指標也是非常關鍵的。比如高增益，用於補償塔放和基站地麵部分的連接電纜損耗;高線性度，用於保證在強信號下，係統內部信道之間的幹擾不會引起信號失真等等。

　　

　　

微波單芯片高集成電路(MMIC)MGA-63X係列低噪聲放大器采用了最好的降噪技術。例如，器件封裝采用了2×2×0.75mm的8-pin QFN技術
，可以有效減少由於連接線不連續性造成的功率反射。係列中的每個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
，隻需要更改單個器件，就可以直接覆蓋從400MHz到4GHz的頻率範圍。

　　

MGA-63X係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镓增強型模式，ePHEMT製程。這使得低噪放的目標增益(在0.9GHz大於17dB)在隻使用一個晶體管的情況下就可以 達到。整個製程過程也保證內部互聯產生的Johnson噪聲最小。另外，通過使用高導電的金屬材料使得其噪聲係數可以和陶瓷封裝的器件相比。

　　

MGA- 63Xxiliedizaofangdeshengchanjishuyouzhuyuqidizhiqiangxinhaodezusai。xinhaozusaihuidaozhijieshoulianludezengyijiangdi
，zaoshengzengjia。yigebutongbudeganraoxinhao，birutongyiweizhidegonglvfasheqi， 或huo者zhe一yi個ge同tong步bu的de幹gan擾rao源yuan
，比bi如ru環huan行xing器qi或huo者zhe雙shuang工gong器qi的de泄xie漏lou信xin號hao，都dou有you可ke能neng引yin起qi阻zu塞sai現xian象xiang。具ju有you較jiao高gao的de增zeng益yi壓ya縮suo門men限xian的de器qi件jian可ke以yi適shi度du的de抑yi製zhi阻zu塞sai。增zeng益yi壓ya縮suo是shi放fang大da器qi的de一yi 個(ge)非(fei)線(xian)性(xing)指(zhi)標(biao)
，其(qi)位(wei)於(yu)放(fang)大(da)器(qi)的(de)線(xian)性(xing)區(qu)域(yu)之(zhi)外(wai)。生(sheng)產(chan)製(zhi)程(cheng)的(de)低(di)拐(guai)點(dian)電(dian)壓(ya)可(ke)以(yi)允(yun)許(xu)一(yi)個(ge)大(da)的(de)電(dian)壓(ya)擺(bai)動(dong)在(zai)被(bei)消(xiao)峰(feng)前(qian)存(cun)在(zai)，從(cong)而(er)使(shi)得(de)器(qi)件(jian)具(ju)有(you)了(le)高(gao)的(de)增(zeng)益(yi)壓(ya)縮(suo)門(men)限(xian)。

　　

圖：MMIC本身由一個單個的FET共源放大器和一個動態偏壓調製器組成

 

動態偏壓可以提高低噪放的線性度
，源電感Ls有助於兼顧良好的輸入回波損耗和較低的噪聲係數。

　　

由於調整器和低噪放晶體管使用相同的製程被集成在一起，因此Vbias和VGS可以相互作用。這種作用一方麵通過校準溫度的偏移來幫助確保Ids的溫度穩定度，另一方麵有助於補償在晶圓工作時的跨導變化。這些技術已全部應用在MGA-63X係列LNA。

　　

偏壓調整器可以通過改變外部的電壓(Vbias)來調整低噪放的靜態電流(Ids)。其驅動電流(Ibais<1mA)和大多數的CMOS器件相當。可以直接連接到係統的控製器引腳，然後控製低噪放的開關狀態使其應用在時分模式。

　　

可調節的偏壓特性使得工程師在使用器件時需要在功耗和線性度上做取舍。在不需要高線性度的應用中
，工程師可以通過增加Rbias(正常為6.8k歐姆)的電 阻來達到省電的目的。或者在增益和輸出功率變化不大(ΔG和ΔP1dB≤0.5dB)的情況下
，通過改變Idd的電流(25～75mA)，使得低噪放的 OIP3產生大約10dB的變化。這使得具有微控製器控製Vbias的低噪放對頻譜擁擠的自適應能力大大增強。

　　

無論是晶體管的設計 還hai是shi偏pian壓ya調tiao整zheng器qi的de工gong作zuo，都dou在zai盡jin量liang避bi免mian使shi用yong額e外wai的de匹pi配pei網wang絡luo。主zhu要yao是shi擔dan心xin會hui帶dai來lai插cha入ru損sun耗hao和he噪zao聲sheng係xi數shu的de增zeng加jia。晶jing體ti管guan的de幾ji何he結jie構gou和he它ta的de標biao準zhun電dian流liu已yi經jing可ke以yi保bao證zheng其qi輸shu入ru 阻抗在50歐ou姆mu附fu近jin。內nei部bu集ji成cheng的de動dong態tai偏pian壓ya調tiao整zheng器qi通tong過guo外wai加jia電dian阻zu的de方fang式shi也ye可ke以yi保bao證zheng其qi不bu影ying響xiang低di噪zao放fang的de輸shu入ru阻zu抗kang。這zhe些xie措cuo施shi都dou是shi用yong來lai保bao證zheng低di噪zao放fang不bu需xu要yao外wai加jia的de輸shu入ru匹pi 配，幫助獲得最小的噪聲係數。

　　

　　

為評估MGA-63X係列低噪放的特性，安華高製作了MGA-633P8的demo板，並在最少外圍器件的情況下，測試了其900MHz的特性。外圍器件的值是通過簡單的仿真獲得

，沒有進行最優化仿真設計。更多的EVB的仿真信息請參考安華高的應用文檔AN-5457。

 

圖：MGA-633P8的DEMO板原理圖

　　

在上圖中
，輸入電感L1僅具有射頻信號抑製器的功能，低噪放的輸入損耗對輸入諧振器的空載Q值並不是特別靈敏。仿真顯示，輸入諧振器空載Q值在20到100 的範圍內變化，噪聲係數的變化量小於0.05。這表明，無論是使用0402的多層貼片電感還是使用空心的繞線電感，對低噪放的都影響很小。對輸入諧振器的 低要求主要用來確保低噪放設計的低成本和小尺寸。

　　

圖：EVB的製作圖

　　

圖中PCB的尺寸為21.5×18×1.4mm，PCB板材有兩層，頂層為Rogers的RO4350
，厚度為10mil


，底層為低成本的FR4，厚度為 1.2mm，二者的接地銅箔緊緊的結合在一起。射頻連接器是Johnson的SMA接頭，DC電源接頭是2-pin的連接器，被動元件的尺寸都是0402 的，這樣整個元器件區域的大小約為8×10mm2。

　　

圖：EVB的測試結果

　　　

在900MHz，低噪放的噪聲大約為0.3dB
，增益大約為18dB
，輸入和輸出回波損耗為小於-15dB。另外
，在1GHz的帶寬內，回波損耗都可以滿足 這個要求。從係統的角度來說，這個是非常受歡迎的特性。主要是由於傳統的基站需要靠隔離器或者3dB耦合器來滿足係統回波損耗的要求。進一步來說，輸入輸 出匹配的寬帶寬也使得基站的雙工器或者輸入輸出濾波器的使用調試變得簡單，降低了係統的設計複雜度。

　　

雖然MGA-63X係列低噪放的主要目標市場是窄帶的蜂窩基站，但是從其EVB上展現的RF特性(在400MHz～1400MHz範圍內
，噪聲小於0.4dB，回波損耗小於-10dB)來看，它也可用於有線/衛星電視分布係統、軍品、掃描儀、多功能收音機等各種產品。

　　

從EVB的測試結果可以得出結論：MGA-63X係列低噪放給基站的設計師提供了很多即實用又價值高的功能。除了有高線性度、低噪聲係數這樣蜂窩通信必需的特性外
，MGA-63X係列低噪放還提供了：高增益的特性
，以保證信號鏈路在經過雙工器和濾波器的損耗後，還有足夠的增益餘量；動態偏壓控製，以調節信號鏈路的功耗和線性度；內部50歐姆阻抗匹配

，以減少外部網絡匹配器件。