在两个非常不同的角色中使用一根电线被广泛使用,需要一些简单的电路和基本组件。
通过射频同轴电缆向天线放大器提供直流电源
在天线与无线电接收器前端相距一定距离的大多数应用中,需要或必须在天线元件本身添加前置放大器,而不是将接收到的信号直接馈送到接收器。前置放大器在通过同轴电缆将天线信号发送到接收器本身之前提高天线信号幅度(通常在毫伏或微伏范围内)中国机械网okmao.com。这种低噪声放大器 (LNA) 必须增加这种强度,同时尽可能少地增加自身噪声,因此信噪比 (SNR) 不会降低;典型的 LNA 的噪声系数仅为几分贝 (dB) 或更低。
想要在天线元件而不是无线电接收器前端预放大信号有两个主要原因:
同轴电缆中存在一些不可避免的信号强度损失,通常为几 dB/100 英尺,具体取决于电缆结构、劣化和工作频率
主要由于热效应,电缆也会增加一些噪声,通常在 5 到 10 dB 的范围内。
结合这两种效应,无线电接收机处的接收信号 SNR 与其在天线处的值相比有所降低。这种劣化使信号恢复更加困难,导致模拟信号的解调信号质量差,数字信号的错误率增加。通过在天线元件进入同轴电缆之前将 LNA 放置在天线元件上,链路预算可以“提前”降级;LNA 增加的噪声通常比电缆增加的噪声和电缆中的损耗问题更小。
使用从天线承载放大射频的同轴电缆也为 LNA(有时称为低噪声块或 LNB)提供直流电源,不仅适用于高级应用,例如用于航天器链路的大型抛物面(碟形)天线。它是家用电视(例如美国的 DISH 网络)的消费类卫星天线应用的标准配置,甚至是通过直径小于 3 米的 VSAT(甚小孔径终端)天线接入互联网,安装在屋顶或侧面房屋(图 1)。

图 1:使用通过天线同轴电缆传输功率的前端 LNA 是消费类卫星天线的标准做法。(图片:SatGist/Pearce 通讯)
它还用于为 GNSS(全球导航卫星系统)天线(GNSS 包括美国 GPS、欧洲伽利略和中国北斗系统)中的 LNA 供电,这些天线在 1560 – 1610 MHz 范围内运行。这些通常位于汽车或船上的“鲨鱼鳍”天线内。
与麦克风幻象电源一样,LNA 的电源要求适中:3 至 5 V DC,低于 100 mA;一些较新的 LNA 需要低于 10 mA 的电流 - 较低的电流会导致较低的 IR 压降,从而减少同轴电缆上的直流电压损失。
在将放大的射频从 GPS 天线元件发送到无线电接收器的同时向 LNA 发送功率的典型布置使用噪声系数低于 1 dB 的 NXP BGU7004(或类似产品)BGU7008 LNA (图 2)。

图 2:一些添加的无源组件允许 LNA 的 DC 叠加在从天线和 LNA 到 GPS 接收器前端的放大射频上。(图片:恩智浦半导体)
操作很简单,有点类似于幻象麦克风电源示例,只是模拟信号不是音频基带信号,而是 1.6 GHz 的射频信号,并且电感器(扼流圈)用于阻止射频但通过直流。来自 LNA 接收器的直流电源通过两端的 RF 扼流圈阻止 RF 到达 LNA;去耦电容 C1 对直流电源线中的射频信号进行额外滤波。LNA 输出与进入 LNA 的直流电源一起发送到接收器,而与接收器输入串联的小电容器阻止直流电流到达接收器前端。
该电路简单、可靠、有效,并且没有启动或初始化问题:它是真正的即插即用。本文的最后一部分着眼于使用耳机线作为 FM 无线电天线。