基站对高集成度低噪声放大器的要求

随着无线宽带系统的频率带宽越来越宽，基站性能的要求也越来越高。低噪放，作为基站塔放中的关键器件之一，它不仅影响基站的覆盖范围，而且也决定了其他邻近基站的发射功率和杂散要求。安华高的高集成度低噪放，例如MGA-63X系列，具有好的噪声系数和线性度，完全可以满足此类基站的要求。

目前，一个基站的站点通常需要安放多个无线发射器。共享站点的方式，一来可以降低同一区域的基站站点数量，二来可以降低各种服务成本。为满足这两个要求，基站的接收链路需具有如下两个特点：高接收灵敏度和高带内/带外杂散的抑制能力。

接收灵敏度用来表示接收器的弱信号接收能力。具体公式如下：

其中BW是指信号带宽，SNR是指特定信号的信噪比，F是指系统的噪声系数。

根据Friiss方程，系统的噪声系数可以表述为：

其中Gn是指接收链路中第n级放大器的增益，Fn是指接收链路中第n级放大器的噪声系数。从公式中可以看出，接收链路中的第1级放大器的噪声对系统噪声的贡献远远大于其它放大器的噪声对系统噪声的贡献。因此，低噪声放大器（LNA）作为接收链路的第一级放大器对减小系统噪声，提高系统的接收灵敏度具有很大的帮助。

目前的基站一般将LNA放置在靠近天线的塔放内。由于减少了塔放和基站地面部分之间的连接电缆的长度，这种方式将有助于降低系统的噪声系数，并提高整个系统的接收灵敏度。然而，保证收发共用一根天线的双工器和预防带外阻塞的滤波器由于一定位于比LNA更靠近天线的位置，因此它们的插入损耗也必然会增加系统的噪声系数。这时，就需要通过降低LNA的噪声，来抵消掉双工器和滤波器额外产生的噪声，以保证整个系统的噪声系数。

在基站中使用的LNA除了噪声系数这个指标以外，其他的性能指标也是非常关键的。比如高增益，用于补偿塔放和基站地面部分的连接电缆损耗；高线性度，用于保证在强信号下，系统内部信道之间的干扰不会引起信号失真等等。

安华高MGA-63X系列的特性

安华高的微波单芯片高集成电路（MMIC）MGA-63X系列低噪声放大器采用了最好的降噪技术。例如，器件封装采用了2×2×0.75mm的8-pin QFN技术，可以有效减少由于连接线不连续性造成的功率反射。系列中的每个器件都具有相同的管脚定义和封装，方便客户使用同样的PCB，只需要更改单个器件，就可以直接覆盖从400MHz到4GHz的频率范围。

MGA-63X系列低噪放采用的是具有安华高专利的0.25微米特征尺寸的砷化镓增强型模式，ePHEMT制程。这使得低噪放的目标增益（在0.9GHz大于17dB）在只使用一个晶体管的情况下就可以达到。整个制程过程也保证内部互联产生的Johnson噪声最小。另外，通过使用高导电的金属材料使得其噪声系数可以和陶瓷封装的器件相比。

MGA- 63X系列低噪放的生产技术有助于其抵制强信号的阻塞。信号阻塞会导致接收链路的增益降低，噪声增加。一个不同步的干扰信号，比如同一位置的功率发射器，或者一个同步的干扰源，比如环行器或者双工器的泄漏信号，都有可能引起阻塞现象。具有较高的增益压缩门限的器件可以适度的抑制阻塞。增益压缩是放大器的一个非线性指标，其位于放大器的线性区域之外。生产制程的低拐点电压可以允许一个大的电压摆动在被消峰前存在，从而使得器件具有了高的增益压缩门限。

MMIC本身由一个单个的FET共源放大器和一个动态偏压调制器组成，如下图。

动态偏压可以提高低噪放的线性度，源电感Ls有助于兼顾良好的输入回波损耗和较低的噪声系数。

由于调整器和低噪放晶体管使用相同的制程被集成在一起，因此Vbias和VGS可以相互作用。这种作用一方面通过校准温度的偏移来帮助确保Ids的温度稳定度，另一方面有助于补偿在晶圆工作时的跨导变化。这些技术已全部应用在MGA-63X系列LNA。

偏压调整器可以通过改变外部的电压（Vbias）来调整低噪放的静态电流（Ids）。其驱动电流（Ibais<1mA）和大多数的CMOS器件相当。可以直接连接到系统的控制器引脚，然后控制低噪放的开关状态使其应用在时分模式。

可调节的偏压特性使得工程师在使用器件时需要在功耗和线性度上做取舍。在不需要高线性度的应用中，工程师可以通过增加Rbias（正常为6.8k欧姆）的电阻来达到省电的目的。或者在增益和输出功率变化不大（ΔG和ΔP1dB≤0.5dB）的情况下，通过改变Idd的电流（25～75mA），使得低噪放的OIP3产生大约10dB的变化。这使得具有微控制器控制Vbias的低噪放对频谱拥挤的自适应能力大大增强。

无论是晶体管的设计还是偏压调整器的工作，都在尽量避免使用额外的匹配网络。主要是担心会