¿Qué es un PA/LNA?

• PA: (amplificador de potencia) amplifica al transmitir.
• LNA: (amplificador de bajo ruido) amplifica al recibir.
• ambos se sientan entre los circuitos y la antena.
• para la señal dúplex, el dúplex 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 un 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 potencia y de bajo ruido en diseños inalámbricos Por Bill Schweber
Contribución de Electronic Products
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 y roles muy simples en principio, tienen desafíos, prioridades y parámetros de desempeño muy diferentes.

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

3) Por el contrario, 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 situación funcional aparentemente 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 van a un dúplex, un componente pasivo. El duplexor utiliza la fase y el cambio de fase para dirigir la potencia de salida del PA a la antena mientras la bloquea de la entrada LNA, para evitar la sobrecarga y la saturación de la entrada LNA sensible.

PA y LNA estarán en los extremos opuestos de un enlace de RF, y en un enlace dúplex, el papel cambia según la dirección de la señal. Los dos componentes (junto con las 2 antenas) contribuyen en gran medida a determinar el presupuesto del enlace, lo que afecta la combinación del rango de transmisión y la tasa de bits.

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

LNA amplifica tanto la señal deseada como el ruido térmico en la entrada de LNA, además de un poco más de ruido. Para un buen LNA, 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 debe invertir, esto le compra 1-2 dB con bastante facilidad. Luego buenas antenas, finalmente un PA más potente. Hay muchos pequeños detalles que también contribuyen: estos dos componentes por sí solos no pueden rescatar un mal diseño.

Al tratar de 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 duplexer, que muestre tanto la señal como las propiedades esquemáticas. Por supuesto, hoy en día ni siquiera necesita duplexores, ya que existen diferentes soluciones, como las que se utilizan a menudo en los transceptores de banda base de teléfonos móviles.

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

y del sitio de 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 en la misma frecuencia, mientras que un diplexor se usa como TX o RX en la misma antena, pero (a menudo) en el mismo diferentes frecuencias