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英飞凌低噪声放大器在无线数据接收中的应用

2019-03-16 22:23:49

英飞凌低噪声放大器在无线数据接收中的应用 - 模拟电子技术 - 电子工程

【引言】本文详细阐述了英飞凌低噪声放大器BGA7x1N6如何有效地降低系统噪声系数,提升信道容量,并分析了低噪放性能和电路仿真以及实测结果,结果表明,使用LTE LNA可提高接收灵敏度约3dB,提高数据速率约可到96%。

2014年6月,工信部向联通和电信颁发4G FD-LTE牌照,加上在此之前发放给移动、联通、电信的4G TD-LTE牌照,这意味着国内三大运营商全面进入4G商用化时代,同时各大制造商纷纷推出多模、多频的LTE和终端,目前国内LTE用户规模已经达到5,000万。

相对于3G而言,4G LTE能够提供更大的信道容量,用户可以享用更高的数据下载速率,在FD-LTE 20MHz带宽,64QAM,2×2 MIMO下,编码率为1的情况下,

LTE 下行峰值速率为:

100*12*14*(//.1714%-0.3929%)*2*6*1000= 142.86Mbps.

100——100个RB;

12——每个RB12个子载波;

14——Normal CP情况下,每个子帧14个符号;

2——采用2×2 MIMO复用模式情况下,速率加倍;

6——64QAM每个符号对应6个bit;

上面只是一个简单的估算,实际中用户少的时候,PDCCH占用的符号数可以减小,此时单用户峰值速率可以提高,协议规定的理论峰值速率在150.75Mbps,是3G WCDMA理论峰值速率的7倍。

在实际使用中,由于用户位置是移动的,距离基站台的距离远近变化,导致实际的接收信号电平也一直处于强弱变化中,理论上的数据速率只能在接收强信号下存在,此时输入信噪比大于40dB。如果接收弱信号下,数据速率会有所下降,实际使用的数据速率由香农公式推导出:

C = BW ˙log2 (1+SNRoutput)

C——信道容量

BW——信道带宽

SNRoutput——输出信噪比

信道容量即是用户实际使用的数据速率,信道带宽对通信运营商来讲也是固定的,FD-LTE通常是20MHz,有变化的是SNRoutput:

F = SNRinput/ SNRoutput SNRoutput =SNRinput/F

C = BW˙ log2(1+ SNRinput/F)

由此可见,在输入信噪比一定时,降低接收机噪声系数,是提高信道容量的有效办法,特别是在输入信噪比比较低时,即通常讲信号电平比较弱时,改善更为明显。

在当前的4G LTE中,为了取得空间分集收益,主分集天线分处两端,射频收发信机芯片只能选择靠一端放置,或者居中放置,这样会导致分集接收机或者主、分集接收机和对应天线的距离较远,对射频信号带来不小的路径损失,尤其是在2.6GHz以上的高频尤为明显。

为了降低4G LTE接收机的射频前端噪声系数,提高实际使用中,特别是在弱信号下的无线数据下载速率,英飞凌推出BGA7X1N6系列低噪声放大器,高、中、低频段的三颗LNA,可以覆盖从700MHz~2.7GHz的所有4G通信频段;采用自有专利的SiGe半导体工艺, 可以获得0.6dB的业界小噪声系数,以及3dBm的IP-1和5dBm的IIP3,这样可以保证很低的接收机噪声和卓越的射频通道线性,13dB的放大器增益可以有效放大弱信号,当信号较强时可以通过拉低Pon管脚关闭放大器;芯片的匹配仅需一个电感,有效减少外围器件和PCB布板面积,凭借先进的芯片封装技术,低噪放具有业界小的封装尺寸1.1×0.7mm,可以灵活方便地放置在电路板上,该封装同时具有自屏蔽效应,可以有效减少外来干扰信号的对射频前端的影响;芯片内置ESD防护电路,高达2KV HBM防护,保证了芯片在调试,贴片过程的健壮性;整个芯片的功耗小于5mA,待机时小于3μA,走在绿色节能的时代前列。


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