Nízkošumový zosilňovač (LNA), frekvencia 9K~1GHz, zisk 30dB, šumové číslo (NF) 2dB

Nízkošumový zosilňovač je kľúčovou súčasťou RF/mikrovlnných systémov, ktorý sa používa hlavne na zosilnenie slabých signálov a zároveň minimalizuje dodatočný šum. Jeho základné funkcie a scenáre použitia sú nasledovné:

Základné funkcie:

1. Zosilnenie signálu
Zvýšte amplitúdu slabých signálov prijímaných anténami alebo senzormi, aby sa zabezpečilo efektívne spracovanie následnými obvodmi, ako sú mixéry a ADC.
2. Potlačenie hluku
Optimalizáciou dizajnu a použitím materiálov s nízkym šumom sa samozavádzané šumové číslo (NF) udržiava v rozsahu 0,5 – 3 dB (ideálny zosilňovač NF = 0 dB).

Scenáre aplikácie:

1. Radarový systém
Vo vojenských radaroch (napríklad palubných radaroch na riadenie paľby) a civilných radaroch (napríklad automobilových radaroch s milimetrovými vlnami) sa LNA používa na zosilnenie slabého signálu ozveny (odstup signálu od šumu SNR < 0dB) odrážaného cieľom. Pri prechode zosilňovacím spojom s NF < 2dB dokáže radar rozpoznať ciele s vzdialenejším alebo nižším RCS (radarovým prierezom).
2. Bezdrôtový komunikačný systém
Nízkošumový zosilňovač je základnou súčasťou základňových staníc 5G/6G, satelitnej komunikácie a prijímacích liniek mobilných terminálov. Je zodpovedný za nízkošumové zosilnenie (NF < 1,5 dB) slabých RF signálov (až do -120 dBm) zachytených anténou pred demoduláciou signálu, čím výrazne zlepšuje citlivosť príjmu systému. Napríklad v milimetrovom frekvenčnom pásme (24 - 100 GHz) dokáže LNA kompenzovať stratu signálu až do 20 dB, čím zabezpečuje stabilitu vysokorýchlostného prenosu dát.
3. Vysoko presný testovací prístroj
V zariadeniach, ako sú spektrálne analyzátory a vektorové sieťové analyzátory (VNA), LNA priamo určuje šumový výkon a dynamický rozsah prístroja. LNA môže zlepšiť citlivosť prístroja zosilnením meraného signálu na úrovni nV na efektívny kvantizačný rozsah ADC (napríklad 1Vpp). Zároveň ultranízky koeficient šumu (NF < 3dB) môže účinne znížiť neistotu merania a minimalizovať chyby merania.
4. Rozšírte oblasti použitia
Rádioastronómia: Teleskop FAST sa spolieha na LNA chladený kvapalným héliom (NF ≈ 0,1 dB) na zachytenie spektrálnych čiar s vlnovou dĺžkou 21 cm vo vesmíre.
Kvantové výpočty: Zosilnenie signálov na úrovni μV (4 – 8 GHz) supravodivých qubitov vyžaduje takmer kvantovo limitný šumový výkon.
Medicínske zobrazovanie: Zariadenia MRI zosilňujú signály nukleárnej magnetickej rezonancie na úrovni μV prostredníctvom nemagnetického LNA so zlepšením pomeru signálu k šumu o viac ako 10 dB.

Spoločnosť Qualwave Inc. dodáva nízkošumové zosilňovače s frekvenciou od 9 kHz do 260 GHz s šumovým číslom len 0,8 dB.
Model QLA-9K-1000-30-20, ktorý je špeciálne navrhnutý pre vedecký výskum a komunikačné aplikácie, dosahuje vynikajúcu rovnováhu medzi ziskom 30 dB a šumovým číslom 2 dB vo frekvenčnom pásme 9 kHz ~ 1 GHz.