瑞萨噪声系数1.5dB的低噪声放大器IC进行实验室测试，成功实现1.6dB的整体级联噪声系数

时间： 2021-12-03 来源：Renesas

技术问答

在最近对Ka Satcom Rx频段17.7-21.2 GHz的新型1.5dB噪声系数的低噪声放大器IC进行的实验室测试中，瑞萨成功地实现了1.6dB的整体级联噪声系数，与当今最先进的2dB噪声系数相比，功耗仅为31mW/ch。这一行业记录为在具有两个同步波束的电子转向相控阵天线 (ESA) 中使用的有源波束成形IC建立了新的性能基准，与灵活性较差、重量较重的单波束机械转向天线相比，大大提高了ESA的价值。

这些工程原型的测试结果被用于巩固下一代产品的生产性能，这些产品将与瑞萨电子设计的F692x、F612x和F62x2系列Ka波段卫星通信接收IC引脚兼容（如图1所示）。通过完整的接口和引脚兼容性，现有客户将能够升级其天线产品，显著改善的噪声和电源性能，而只需最少的重新设计工作，就能在很短时间内上市。

图1–F612x和F692x产品系列的分立波束成形和LNA IC（左）、具有异构集成波束成形和LNA芯片的F62x2 Ka Satcom多芯片模块（中），所有三个IC均以四分之一美元计价，用于尺寸比较（右）。

对系统性能的影响

在卫星通信中，实现所需的吞吐量和容量完全取决于天线及其电子设备。在卫星EIRP固定的情况下，下行链路预算由地面终端天线的G/T（天线增益噪声温度比）控制。这一重要的参数直接影响到所有应用中通信链路的可实现频谱效率，包括飞行连接(IFC)、住宅/企业宽带互联网、海事和移动卫星通信(SOTM)。

可以通过增加ESA辐射元件的数量来实现更高的G/T，以实现更高的天线增益（G）。然而，这是以更大的尺寸、重量和功耗为代价的。另一种提高G/T的方法是降低LNA（低噪声放大器）的噪声系数，从而降低天线噪声温度（T）。图2显示了企业级58cm/4000单元ESA天线的G/T和LNA NF之间的关系。LNA NF对G/T的影响有~2.5:1的放大系数，通过我们新展示的LNA设计，G/T显著提高+1dB（22%）。

图2–与行业最先进水平相比，新LNA设计的G/T提高了25%

对于G/T已经足够高的应用，改进的LNA NF可以将ESA的尺寸和功耗降低20%，如图3和图4所示。这种降低是可能的，因为对于恒定的G/T，每提高十分之一dB的LNA噪声系数，就可以减少约5%的元件数量和功耗。这反过来又减少了PCB尺寸、BOM数量和热管理复杂性，从而降低了总体系统解决方案成本。

图3–与当前最先进的设计相比，新LNA设计所需的元件减少20%

图4–采用新LNA设计的相同G/T的功耗降低20%

注：图2、3和4中给出的计算关系假设圆形天线孔径具有三角形阵列晶格，其尺寸适合在Fmax、频带中心工作频率和固定极化下90度的无光栅瓣操作。

总之，LNA是ESA平板天线中最关键和影响最大的组件。利用瑞萨电子独特的具有独立LNA和波束成形芯片的异构伪芯片IC架构，我们能够快速发展完整的Rx波束成形解决方案，以满足对经济实惠的相控阵天线不断增长的商业需求，同时还为种类繁多的天线架构提供设计灵活性 .

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全部评论（1）

WilberTse Lv6. 高级专家 2021-12-09

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