¿Qué es un PA / LNA?

Vi una comparación de dos módulos receptores de radio similares. Usaron el mismo IC, pero uno tenía un rango mayor debido a la inclusión de un "PA / LNA" que entiendo que es la abreviatura de "Power Amp / Low Noise Amp".

• ¿Qué es un PA / LNA?
• ¿Cómo funciona el PA / LNA para aumentar el rango de RF?
• ¿El PA y el LNA generalmente se usan juntos?

(actualización) El módulo con mayor alcance tiene este IC que incluye la funcionalidad PA y LNA: SE2431L 2.4 GHz ZigBee / 802.15.4 Front End Module

• PA: (amplificador de potencia) se amplifica al transmitir.
• LNA: (amplificador de bajo ruido) se amplifica al recibir.
• ambos se sientan entre los circuitos y la antena.
• para la señal duplexada, el duplexor pasivo cambia entre los dos en Rx / Tx.

El PA significa amplificador de potencia, en este caso un amplificador de RF o microondas utilizado para la transmisión de una señal. LNA significa amplificador de bajo ruido, normalmente utilizado para bandas de RF altas o señales de microondas como receptor de señal sensible. Los PA y los LNA no siempre se combinan. Depende de la aplicación. Encontré este artículo en la web que cubre los detalles básicos.

Comprender los conceptos básicos de los amplificadores de bajo ruido y potencia en diseños inalámbricos Por Bill Schweber
Contribuido por productos electrónicos
2013-10-24

1) En un diseño inalámbrico, dos componentes son las interfaces críticas entre la antena y los circuitos electrónicos, el amplificador de bajo ruido (LNA) y el amplificador de potencia (PA). Sin embargo, ahí es donde termina su comunidad. Aunque ambos tienen diagramas de bloques funcionales muy simples y roles en principio, tienen desafíos, prioridades y parámetros de rendimiento muy diferentes.

2) El LNA funciona en un mundo de incógnitas . Como el "extremo frontal" del canal receptor, debe capturar y amplificar una señal de muy baja potencia y bajo voltaje más el ruido aleatorio asociado que la antena le presenta, dentro del ancho de banda de interés. En teoría de la señal, esto se denomina desafío de señal desconocida / ruido desconocido, el más difícil de todos los desafíos de procesamiento de señal.

3) En contraste, el PA toma una señal relativamente fuerte del circuito, con una SNR muy alta, y debe "simplemente" aumentar su potencia. Se conocen todos los factores generales sobre la señal, como la amplitud, la modulación, la forma, el ciclo de trabajo y más. Este es el cuadrante de señal conocida / ruido conocido del mapa de procesamiento de señal, y el más fácil de administrar. A pesar de esta aparente situación funcional simple, el PA también tiene desafíos de rendimiento.

4) En los sistemas dúplex (bidireccionales), el LNA y el PA generalmente no se conectan a la antena directamente, sino que se dirigen a un dúplex, un componente pasivo. El duplexor utiliza la fase y el desplazamiento de fase para dirigir la potencia de salida del PA a la antena mientras la bloquea desde la entrada de LNA, para evitar la sobrecarga y la saturación de la entrada de LNA sensible.

PA y LNA estarán en los extremos opuestos de un enlace de RF, y en un enlace dúplex la función cambia según la dirección de la señal. Los dos componentes (junto con las 2 antenas) hacen un largo camino para determinar el presupuesto de enlace, esto afecta la combinación de rango de transmisión y velocidad de bits.

En el extremo de recepción, para un esquema de modulación dado y una tasa de error aceptable, necesitará una relación específica de potencia de señal a potencia de ruido. La potencia de la señal está determinada por la potencia de transmisión (desde el PA), la ganancia de antena y la pérdida de transmisión. Sin embargo, más energía es costosa tanto en componentes como en suministro (la PA generalmente es mucho menos del 50% de eficiencia).

LNA amplifica tanto la señal deseada como el ruido térmico en la entrada LNA, además de un poco más de ruido. Para un buen LNA, esto será alrededor de 1dB de ruido térmico adicional. El LNA también debe ser lineal para evitar la distorsión causada por señales no deseadas (a menudo fuertes) que pueden filtrarse más adelante en la cadena de recepción.

Un buen LNA es lo primero en lo que invertir, esto le compra 1-2 dB con bastante facilidad. Luego buenas antenas, luego finalmente una AP más poderosa. Hay muchos pequeños detalles que también contribuyen: estos dos componentes por sí solos no pueden rescatar un mal diseño.

Cuando intente comprender PA / LNA, es posible que también desee comprender cómo se relacionan con los duplexores. Sin embargo, me sorprendió ver lo difícil que es encontrar un diagrama simple de entender de un básico duplexer, que muestra tanto la señal como las propiedades esquemáticas. Por supuesto, hoy en día ni siquiera necesita duplexores, ya que hay diferentes soluciones, como se usa a menudo en los transceptores de banda base de teléfonos móviles.

A este respecto, una imagen descriptiva que encontré es esta de una patente.

y del sitio YateBTS .

También tenga en cuenta que, en términos generales, un duplexor se usa para TX y RX en la misma antena pero (a menudo) no es la misma frecuencia, mientras que un diplexor se usa como TX o RX en la misma antena, pero (a menudo) en el diferentes frecuencias