مضخم منخفض الضوضاء (LNA)، تردد 9K~1GHz، مكسب 30 ديسيبل، رقم الضوضاء (NF) 2 ديسيبل

يُعدّ مُضخّم الضوضاء المنخفض مُكوّنًا أساسيًا في أنظمة الترددات الراديوية/الميكروويف، ويُستخدم بشكل رئيسي لتضخيم الإشارات الضعيفة مع تقليل الضوضاء الإضافية. وظائفه الأساسية وتطبيقاته هي كما يلي:

الوظائف الأساسية:

1. تضخيم الإشارة
تعزيز سعة الإشارات الضعيفة التي تستقبلها الهوائيات أو أجهزة الاستشعار لضمان المعالجة الفعالة بواسطة الدوائر اللاحقة مثل الخلاطات وأجهزة التحويل التناظري إلى الرقمي.
2. قمع الضوضاء
من خلال تحسين التصميم واستخدام مواد منخفضة الضوضاء، يتم التحكم في رقم الضوضاء المدخل ذاتيًا (NF) ضمن نطاق 0.5-3 ديسيبل (المضخم المثالي NF = 0 ديسيبل).

سيناريوهات التطبيق:

1. نظام الرادار
في الرادار العسكري (مثل رادار التحكم في إطلاق النار الجوي) والرادار المدني (مثل رادار الموجات المليمترية للسيارات)، يُستخدم مُضخِّم الضوضاء المنخفضة (LNA) لتضخيم إشارة الصدى الضعيفة (نسبة الإشارة إلى الضوضاء < 0 ديسيبل) التي يعكسها الهدف. عند المرور عبر وصلة تضخيم ذات تردد NF < 2 ديسيبل، يستطيع الرادار التعرف على الأهداف ذات المقطع الراداري (RCS) الأبعد أو الأقل.
2. نظام الاتصالات اللاسلكية
يُعدّ مُضخّم الضوضاء المنخفضة المكون الأساسي لمحطات القاعدة 5G/6G، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، ووصلات الاستقبال الطرفية المتنقلة. وهو مسؤول عن تضخيم الضوضاء المنخفضة (NF < 1.5 ديسيبل) لإشارات التردد اللاسلكي الضعيفة (التي تصل إلى -120 ديسيبل ميلي واط) التي يلتقطها الهوائي قبل فك التضمين، مما يُحسّن بشكل كبير حساسية استقبال النظام. على سبيل المثال، في نطاق تردد الموجات المليمترية (24-100 جيجاهرتز)، يُمكن لمُضخّم الضوضاء المنخفضة (LNA) تعويض ما يصل إلى 20 ديسيبل من فقدان المسار، مما يضمن استقرار نقل البيانات عالي السرعة.
3. أداة اختبار عالية الدقة
في أجهزة مثل محللات الطيف ومحللات شبكات المتجهات (VNA)، يُحدد مُحلل الضوضاء المنخفض (LNA) أداء الضوضاء ونطاقها الديناميكي مباشرةً. يُحسّن مُحلل الضوضاء المنخفض (LNA) حساسية الجهاز بتضخيم إشارة مستوى nV المُقاسة إلى نطاق التكميم الفعال للمحول التناظري إلى الرقمي (مثل 1Vpp). في الوقت نفسه، يُقلل مُعامل الضوضاء المنخفض للغاية (NF < 3 ديسيبل) من عدم اليقين في القياس ويُقلل من أخطاء القياس بشكل فعال.
4. توسيع مجالات التطبيق
علم الفلك الراديوي: يعتمد تلسكوب FAST على LNA المبرد بالهيليوم السائل (NF ≈ 0.1dB) لالتقاط خطوط طيفية بطول 21 سم في الكون.
الحوسبة الكمومية: تتطلب عملية تضخيم إشارات مستوى μV (4 - 8 جيجاهرتز) من البتات الكمومية الفائقة الموصلية أداءً ضوضائيًا قريبًا من حد الكم.
التصوير الطبي: تعمل معدات التصوير بالرنين المغناطيسي على تعزيز إشارات الرنين المغناطيسي النووي بمستوى μV من خلال LNA غير المغناطيسي، مع تحسن نسبة الإشارة إلى الضوضاء بما يزيد عن 10 ديسيبل.

توفر شركة Qualwave Inc. مكبرات صوت منخفضة الضوضاء تتراوح من 9 كيلو هرتز إلى 260 جيجاهرتز، مع مستوى ضوضاء منخفض يصل إلى 0.8 ديسيبل.
تم تصميم طراز QLA-9K-1000-30-20 خصيصًا للبحث العلمي وتطبيقات الاتصالات، حيث يحقق توازنًا ممتازًا في الأداء بين مكسب 30 ديسيبل ورقم ضوضاء 2 ديسيبل في نطاق التردد 9 كيلو هرتز ~ 1 جيجا هرتز.