Amplifcador de bajo ruido (LNA) es un amplifcador electrónico se utiliza para amplifcar señales muy débiles (por ejemplo, capturado por una antena). Por lo eneral se encuentra cerca del dispositi!o de detección para reducir las pérdidas en la l"nea de alimentación. #sta disposición de antena acti!a se utiliza $recuentemente en sistemas de microondas como %P&, por'ue la l"nea de alimentación cable coaial tiene una alta pérdida en $recuencias de microondas, por ejemplo, una pérdida de *+ procedente de pocos metros de cable podr"a causar una deradación de *+ de la relación señal a ruido (&N).
-n LNA es un componente cla!e 'ue se coloca en el $rontend de un circuito receptor de radio. Per $órmula /riis /riis 0, la fura de ruido total (N/) de $ront end del receptor est1 dominado por los primeros estadios (o incluso la primera etapa solamente).
#l uso de un LNA, el e$ecto del ruido de las l as etapas posteriores de la cadena de recepción se reduce por la anancia del LNA, mientras 'ue el ruido de la propia LNA se inyecta directamente en la señal recibida. Por lo tanto, es necesario para un LNA para aumentar la potencia de la señal deseada, mientras 'ue la adición de tan poco ruido y distorsión posible. #sto permite la recuperación de la señal en las etapas posteriores del sistema. -n buen LNA tiene un bajo N/ (por ejemplo, d2), una anancia sufcientemente rande (por ejemplo, 3* d2) y debe tener ran intermodulación y compresión punto sufciente (4P5 y Pd2). 6tros criterios est1n operando anc7o de banda, anar planitud, la estabilidad y la relación de onda de entrada y la tensión de salida de pie (6#).
Para el ruido bajo, el amplifcador tiene 'ue tener una alta amplifcación en su primera etapa. Por lo tanto a menudo se usan 8/#9 y :#;9s. #llos son accionados en un réimen de alta corriente, 'ue no es efciente en ener"a, pero reduce la cantidad relati!a de ruido de disparo.
?iseño LNA . ?iseño .3 9ransductor .5 #stabilidad de !erifcación
.@ mejora la estabilidad 3 Aplicaciones 3. &atélite 9ensión de alimentación de $uncionamiento 3.3 Amplifcadores de bajo ruido son los componentes b1sicos de cual'uier sistema de comunicación. Los cuatro par1metros m1s importantes en el diseño LNA sonE anancia, $actor de ruido, y no linealidad y la adaptación de impedancia. #l diseño de LNA se basa principalmente en los par1metros & de un transistor. Los pasos necesarios en el diseño de un LNA son los siuientesE
?iseño =editar> :ay dos tipos ampliamente utilizadas de dispositi!os &par1metros y dispositi!os normal. -n par1metro& es un dispositi!o interado 'ue no re'uiere ninFn tipo de polarización eterna, ya 'ue 7a fjado los par1metros &. ?ispositi!os normales son como otros transistores para 'ue el seso eterna se puede aplicar. #n el diseño de un LNA, el diseño & par1metro es el m1s utilizado.
9ransductor =editar> -na de las etapas cruciales en el diseño de un amplifcador de bajo ruido es la selección adecuada de un transductor. #l transductor seleccionado debe tener una anancia m1ima y fura de ruido m"nimo (N/).
<7e'ue de #stabilidad =editar> ;ientras 'ue el diseño de cual'uier amplifcador, es importante comprobar la estabilidad del dispositi!o eleido, o el amplifcador puede $uncionar como un oscilador. Para la determinación de la estabilidad, calcular el $actor de ollet #stabilidad, (representado como G !ariable) usando los par1metros & a una $recuencia dada. Para un transistor sea estable, los par1metros deben satis$acer GH y I J I K.
;ejora de #stabilidad =editar> Alunas de las técnicas para mejorar la estabilidad a añadir una resistencia en serie y la adición de una inductancia /uente. #n el primero, una pe'ueña resistencia se puede añadir en serie con la puerta del transistor. #sta técnica no se utiliza en el diseño de LNA por'ue la resistencia enera ruido térmico, el aumento de la ci$ra de ruido del amplifcador. Alternati!amente, un inductor se puede añadir en serie con la puerta del transistor.
Aplicaciones =editar> LNA se utilizan en di!ersas aplicaciones como 4&; radios, celulares P<& 9elé$onos, receptores %P&, telé$onos inal1mbricos, LAN inal1mbricas, de datos inal1mbrica, Automotriz G#, y las comunicaciones por satélite. =
&atélite =editar> #n un sistema de comunicaciones por satélite, la estación receptora terrestre antena se conectar1 a un LNA. &e necesita el LNA por'ue la señal recibida es débil. La señal recibida es por lo eneral un poco de ruido de $ondo anteriormente. Los satélites tienen un poder limitado as" 'ue utilizan transmisores de baja potencia. Los satélites también son distantes y su$ren de pérdida de trayectoriaM satélites de órbita baja de la tierra podr"an ser 3** ilometros de distanciaM un satélite eosincrónica es de 5 COB ilometros de distancia. -na antena de tierra m1s rande ser"a dar una señal m1s $uerte, pero una antena m1s rande puede ser m1s caro 'ue la adición de un LNA. #l LNA aumenta la señal de antena para compensar las pérdidas de la l"nea de alimentación entre la antena (al aire libre) y el receptor (interior). #n muc7os sistemas de recepción !"a satélite, el LNA incluye un con!ertidor reductor de blo'ue de $recuencia 'ue desplaza la $recuencia de enlace descendente por satélite (por ejemplo, %:z) 'ue
tendr"a randes pérdidas de la l"nea de alimentación a una $recuencia in$erior (por ejemplo, %:z) con pérdidas de la l"nea de alimentación m1s bajas. #l LNA con doncon!erter se llama un bajo ni!el de ruido de blo'ue doncon!erter (LN2). Las comunicaciones por satélite se 7acen eneralmente en el rano de $recuencias de ** ;:z (por ejemplo, los satélites meteorolóicos 946&) a decenas de %:z (por ejemplo, la tele!isión por satélite). =
9ensión de alimentación de $uncionamiento =editar> Por lo eneral LNA re'uieren menos tensión de $uncionamiento en el rano de 3 .. * D.
LNA re'uerir corriente de alimentación en el rano de mA, la corriente de alimentación se re'uieren para LNA es dependiente de la su diseño y la aplicación para la 'ue tiene 'ue ser utilizado.
/recuencia de operación =editar> #l rano de $recuencia de operación de LNA es muy amplio. Pueden $uncionar a partir de ** :z a * %:z.
9emperatura de $uncionamiento =editar> -n LNA, al iual 'ue otros dispositi!os semiconductores, se especifca para el $uncionamiento en un rano de temperatura espec"fco. #l rano de temperatura en 'ue un LNA $unciona mejor suele ser 5** <.
/iura de ruido =editar> /iura de ruido es también uno de los $actores importantes 'ue determinan la efcacia de un LNA particular. Por lo tanto, podemos decidir 'ue LNA es adecuado para una aplicación particular. /iura de ruido bajos resultados en una mejor recepción de la señal.
Alta anancia =editar>
alta anancia LNA est1n diseñados para su aplicación por el $abricante. &i el LNA no tiene una alta anancia, la señal ser1 a$ectada en el ruido en el circuito de LNA en s" y tal !ez atenuada tan alta anancia del LNA es el par1metro importante de LNA.
LNB La señal de microondas que emiten los satélites y que llega a las antenas parabólicas no puede ser transmitida mediante cable coaxial de cobre tradicional, de modo que es necesario procesarlas y convertirlas a una frecuencia menor. De eso se ocupa el LNB (bloque de bajo ruido, en inglés, un dispositivo que se coloca en el foco la antena para poder distribuir la señal sin problemas. De sus caracter!sticas depende la calidad de la recepción televisiva.
Low Noise Block "l Bloque de Bajo Ruido o LNB, por sus siglas inglesas, es un dispositivo utili#ado en la recepción de señales procedentes de satélites.
$igura L%&.
'specto de un L%& de los utili#ados normalmente para la recepción de ) por satélite.
Índice *ocultar +
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Descripción de L%&
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- Diagrama de bloques y funcionamiento
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/tras explicaciones complementarias
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0 L%&$
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1 )éase también
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2 "nlaces externos
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3 4eferencias
Descripción de LNB*editar + Dado que las frecuencias de transmisión del enlace descendente del satélite (do5nlin6 son imposibles de distribuir por los cables coaxiales, se 7ace necesario un dispositivo, situado en el foco de la antena parabólica, que convierta la señal de alta frecuencia (&anda 8u, en una señal de menor frecuencia, para que sea posible su distribución a través del cableado coaxial. ' esta banda se le denomina $recuencia 9ntermedia ($9. La banda de $9 elegida para el reparto se denomina banda :L: y est; comprendida entre <1= >?# y -.1= >?#. Dado que la banda 8u tiene -.=1 @?# de anc7o de banda (=,3 a
-,31 @?# es evidente que no se puede convertir a la banda de <1= a -.1= >?A (,@?# de diferencia, por lo que existe una subdivisión de aquella en dos subBbandas, denominadas &anda &aja (=,3 a ,3 @?# y &anda 'lta (,3 a -,31 @?#. "l enlace descendente del satélite tiene unas pérdidas muy elevadas mayores de -== d& y aunque las modulaciones elegidas para este servicio necesitan una relación portadora a interferencia (C% muy baja, los niveles de señal recibidos por las antenas con dimensiones de consumo necesitan de dispositivos con factores de ruido muy bajos, de a7! L%& (Lo5 %oise &loc6 do5nBconverter. %ormalmente los rangos de factor de ruido que se manejan est;n comprendidos entre =, d& y d&. Eara conseguir estos factores de ruido, el amplificador de entrada del L%&, que es el que limita el valor de dic7o factor, es especial y del tipo @a's ?"> (?ig7 "lectron >obility $ield "ffect ransistor, transistor tipo $" de 'rseniuro de @alio de alta movilidad.
Diagrama de bloques y funcionamiento *editar + "l L%& consta de los siguientes bloquesF en primer lugar, junto con el amplificador ?"> de muy bajo factor de ruido dispone de un resonador discriminador de polaridad, un segundo bloque de filtrado de banda que limita el ruido de entrada al me#clador, un tercer bloque me#clador para convertir la señal de microondas en frecuencia intermedia y un Gltimo bloque que es el amplificador de frecuencia intermedia a la salida del me#clador. Eara la conversión necesita también un oscilador local con resonador cer;mico (microondas. Eara reali#ar la selección de polaridad se estandari#ó para el cambio de discriminación de polaridad un cambio en la tensión de alimentación (= a 1 ) para la vertical y de 2 a -= ) para la 7ori#ontal. Eara el conmutador de cambio de banda se añadió una segunda variable a la tensión de alimentación que fue superponer o no un tono de -- 8?#. Las dos subBbandas que obtenemos van desde <1= 7asta .<1= >?# para la banda baja y desde == 7asta -1= >?# para la banda alta. Eara reali#ar la conversión se me#cla la banda de entrada seleccionada, mediante la elección del resonador y amplificador, con un oscilador local cuyo valor se 7a elegido previamente. "n la me#cla se producen batidos entre las dos señales (sumas y restas de frecuencias, de estas, mediante filtrado elegimos la que se encuentra en la banda de $9, as! por ejemplo, para la banda baja, la frecuencia del oscilador local es <,31 @?#, porque (=,3 B <,31 @?# H =,<1= @?# (<1= >?# y (,3 B <,31 @?# H ,<1 @?# (<1= >?# y para la banda alta el valor del oscilador local es =,2 @?#.
Otras explicaciones complementarias *editar + C% (carriernoise es la relación entre potencia de la señal portadora de la información de un canal digital, y el ruido de fondo que llega del espacio, o el que es añadido por un elemento receptor o amplificador. )iene especificada en d& (decibelios y es mejor cuanto mayor es su valor.
4ealmente la :antena: en este caso son dos antenas, es decir los elementos que convierten la energ!a electromagnética en tensión eléctrica son los dos pequeños tro#os met;licos que est;n perpendiculares uno a otro, dentro del c!rculo que se sitGa en el foco del reflector parabólico. Cada uno de ellos resuena en una de las polari#aciones recibidas del satélite (vertical7ori#ontal. Eor ello, durante la instalación, no es indiferente el ;ngulo que forman con la verticalI pues girando el L%& <= grados, el receptor recibir; en una polari#ación lo que normalmente debiera recibirse por la otra. /bservando las señales en el anali#ador de espectro, deber; ajustarse la situación del L%& sobre su soporte para el ;ngulo en el que sea m;xima la señal de la polari#ación correcta, y desapare#can las señales de la polari#ación cru#ada. ambién existen L%& cu;druples, que disponen de cuatro salidas distintas de señal en banda :L:,correspondiendo cada una a una combinación de semibanda y polari#ación recibida del satélite. Eor ejemplo, una salida corresponde a la semibanda alta y la polari#ación 7ori#ontal, etc. "n realidad estos L%& est;n compuestos por un transductor ortomodo, a cada uno de cuyos dos puertos ortogonales est; conectado un L%& con dos salidas independientes para cada una de las semibandas. "s suficiente alimentarlos en corriente continua (da igual - o -0 )oltios por una salida de cada polari#ación, para obtener todas las señales de bajada del satélite, repartidas entre sus cuatro salidas. Los L%& de banda :C: (bajada del satélite en 0 @?# utili#an una conversión de frecuencias diferente, ya que la frecuencia de su /scilador Local se sitGa por encima de la frecuencia de bajada del satélite (y no por debajo, como en los de banda :8:. "n este caso 7ay que restar a la frecuencia del /.L. (11= >?# es la m;s 7abitual la frecuencia de la señal en el aire (banda C, para obtener la frecuencia de la señal en el cable (banda L. 'l filtrar la banda lateral inferior resultante de esta me#cla de la señal del satélite con la del /.L., la banda de salida resulta invertida respecto de la original, aspecto que antiguamente 7ab!a que indicar en el receptor de satélite para sintoni#ar cualquiera de las portadoras en banda C, aunque los receptores modernos lo tienen en cuenta autom;ticamente.
LNBF*editar + "n muc7os sistemas de Jnidades de "xterior ( OutDoor Unit o /DJ, se integran mGltiples dispositivos lógicos en un sólo dispositivo f!sico. 's!, un L%&$ es un Lo5 %oise &loc6 (L%& con feed7orn (bocina integrada.
