Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Figure 4.25
RF output capability at C-, Ku-, and Ka-bands of standard uplink microwave power
amplifiers.

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4.3
Microwave Transmitters and Receivers
139
and so have to be designed differently. That also results in lower power outputs,
generally under 300W at the time of this writing.
In low-power applications, such as the VSATs mentioned above, SSPAs can
be employed for stable, long-term operation without maintenance. A detailed dis-
cussion of SSPAs can be found in Chapter 6. Figure 4.25 presents SSPA power
levels available in 2008: up to 800W at C-band, 250W at Ku-band, and 20W at
Ka-band. The basic building block of the SSPA is the gallium arsenide field effect
transistor (GaAsFET), and the overall power capability is determined by the number
of individual transistor stages that can be effectively paralleled. Bandwidth of SSPAs
is somewhere between those of the KPA and the TWTA, based on the biasing and
tuning of the transistor stages. That generally cannot be altered after the SSPA is
manufactured.
4.3.2
Receiving Station
The reverse process found in the receiving station is illustrated in Figure 4.26.
Because the microwave signal collected by the receiving antenna is weak, it first
is necessary to raise the power to a level that can be accommodated by the processing
elements. That is performed by the low-noise amplifier (LNA), whose gain must
meet the requirements described above. However, the internal noise contribution
of the LNA must be held small enough, or the weak signal input literally can be
buried in noise. The rest of the elements perform functions that are inverse to those
of the transmitting station. If an integrated downconverter is appended to the LNA,
the resulting unit is called a low-noise block converter (LNB).
4.3.2.1
Low-Noise Amplifiers
It is possible to express noise in terms of an equivalent noise temperature in Kelvin
(K). The Kelvin scale has gradations the same size as degrees C (centigrade) but
begins at the noiseless state of absolute zero and measures the average random
energy of motion of electrons within the receiver electronics. According to the
theory, the random energy of the electrons is proportional to the noise power that
overlays the desired signals within the passband of the amplifier. A device cooled
to 0K (an impossibility) would not contribute noise to the system.