低噪声放大器的指标分析
几种常见的射频电路类型及主要指标
几种常见的射频电路类型及主要指标1 低噪声放大器（LNA）LNA是一种特殊的放大器，主要用于射频接收机前端，将天线接收的信号以小的噪声和大的增益进行放大，对提高接收信号质量，降低噪声干扰，提高接收灵敏度有着极其重要的意义，它的性能好坏关系到整个通信系统的质量。
低噪声放大器的主要指标有：噪声系数（NF）、增益（Gain）、输入输出阻抗匹配程度（S11、S22、输入输出回波损耗或输入输出VSWR）、线性性能（三阶交调点和1dB压缩点）、反向隔离（S12）等。
由于LNA位于邻近天线的最前端，它的性能好坏会直接影响接收机接收信号的质量。
为了保证经天线接收的信号能在接收机的最后一级得到恢复，LNA需要在放大信号的同时产生尽可能低的噪声和失真。
因此，在生产测试中，我们主要关注LNA的增益和噪声系数这两个参数。
2 射频功率放大器（PA）射频功率放大器用于发射机的末级，它将已调制的频带信号放大到所需要的功率值，送到天线中发射，保证在一定区域内的接收机可以收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
不同的应用场合对发射功率的大小要求不一，如移动通信基站的发射功率可达上百瓦，卫星通信的发射功率可达上千瓦，而便携式无线通信设备却只需几十毫瓦到几百毫瓦。
射频功率放大器的主要指标有工作频段、输出功率、功率增益和增益平坦度、噪声系数、输入输出驻波比、输入输出三阶交调点、邻道功率比、效率等。
与低噪声放大器相比，射频功率放大器除了要满足一定的增益、驻波比、带宽，还要有高的输出功率和转换效率及小的非线性失真。
3 射频滤波器射频滤波器主要用于滤去不需要的信号保留有用信号，是具有选频特性的二端口器件，它对通带内频率信号呈现匹配传输，对阻带频率信号失配而进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤功能。
根据不同的选频特性，滤波器可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器，这是最基本的四种滤波器。
图1归纳了四种滤波器的衰减系数与归一化角频率的关系。
根据不同的实现方法，滤波器可分为使用无源器件（如电感、电容和传输线）实现的无源滤波器和使用有源器件（如晶体管和运算放大器）实现的有源滤波器。
低噪声放大器的指标分析
低噪声放大器的指标分析重要指标分析①增益带宽积：运放开环增益/频率图中，指定频率处，开环增益与该指定频率的乘积。
理解：如果运放开环增益始终满足-20dB/10倍频，也就是频率提高10倍，开环增益变为0.1倍，那么它们的乘积将是一个常数，也就等于前述的“单位增益带宽”，或者“1Hz处的增益”。
在一个相对较窄的频率区域内，增益带宽积可以保持不变，基本满足-20dB/10 倍频的关系，我们暂称这个区域为增益线性变化区。
要想获得高增益就必须得牺牲带宽，因为增益带宽积是一个常数。
②压摆率定义：闭环放大器输出电压变化的最快速率。
用V/μs 表示。
优劣范围：从2mV/μs 到9000V/μs 不等。
理解：此值显示运放正常工作时，输出端所能提供的最大变化速率，当输出信号欲实现比这个速率还快的变化时，运放就不能提供了，导致输出波形变形――原本是正弦波就变成了三角波。
③相位裕度定义：在运放开环增益和开环相移图中，当运放的开环增益下降到1时，开环相移值减去-180°得到的数值。
相位裕度和增益裕度越大，说明放大器越容易稳定。
失真与噪声响应④建立时间定义：运放接成指定增益，从输入阶跃信号开始，到输出完全进入指定误差范围所需要的时间。
所谓的指定误差范围，一般有1%，0.1%几种。
优劣范围：几个ns 到几个ms。
理解：建立时间由三部分组成，第一是运放的延迟，第二是压摆率带来的爬坡时间，第三是稳定时间。
很显然，这个指标与SR 密切相关，一般来说，SR 越大的，建立时间更小。
⑤V os定义：在运放开环使用时，加载在两个输入端之间的直流电压使得放大器直流输出电压为0。
也可定义为当运放接成跟随器且正输入端接地时，输出存在的非0 电压。
优劣范围：1?V 以下，�儆诩�优秀的。
100?V 以下的属于较好的。
最大的有几十mV。
理解：任何一个放大器，无论开环连接或者反馈连接，当两个输入端都接地时，理论上输出应该为0，但运放内部两输入支路无法做到完全平衡，导致输出永远不会是0。
低噪声放大器LNA噪声系数测试技术研究
低噪声放大器LNA噪声系数测试技术研究低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）是一种用于增加输入信号的幅度而几乎不引入额外噪声的放大器。
在无线通信系统中，LNA被广泛使用于接收信号链路中，扮演着信号前端放大器的角色。
因此，准确评估LNA的噪声性能至关重要。
本文将介绍LNA噪声系数测试技术的研究。
首先，我们需要了解噪声系数（Noise Figure，NF）的概念。
噪声系数是评估放大器如何将噪声引入到输出信号中的指标。
它衡量了LNA引入的噪声相对于输入信号的强度。
NF的单位是dB，值越小表示LNA引入的噪声越少。
为了测试LNA的噪声系数，我们需要使用两种基本方法：热噪声法和恒压降噪声法。
热噪声法是通过将LNA输入端短路，并测量输出端的噪声功率来评估噪声系数。
此时，LNA输入端相当于接收到一个噪声功率等于室温KTB的等效噪声电源。
K是玻尔兹曼常数，T是温度，B是系统带宽。
通过测量输出端的噪声功率和输入端的噪声电源功率，可以计算出噪声系数的值。
恒压降噪声法是通过在待测LNA输入端接入一个可变噪声源，并逐渐将其噪声功率降低到一个非常小的水平，同时测量输出端的噪声功率。
通过测量不同噪声功率下的输出噪声功率以及输入噪声功率的比值，可以得到噪声系数。
除了上述两种基本方法，还有一些扩展技术可以提高噪声系数测试的准确性，例如冷电流抵消技术、矩阵法、外差法等。
这些技术可以在一定程度上消除测试中的系统误差，提高测试结果的可靠性。
为了实现LNA噪声系数的精确测试，还需要注意以下几点：首先，要选择合适的测试仪器。
噪声系数测试仪器应具备宽频带、低噪声、高灵敏度等特点。
矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）通常被广泛应用于LNA的噪声系数测试。
其次，要定制合适的测试夹具。
测试夹具应该具备低插入损耗、高隔离度和低噪声等特点，以保证测试结果的准确性。
最后，要注意测试环境的控制。
低噪放设计
低噪声放大器设计报告学生姓名：李江江学号：201221040234 单位：物理电子学院一、技术指标：频率：5.25 GHz~5.55 GHz 噪声系数：小于0.5 dB (纯电路噪声系数不考虑连接损耗)增益：大于20dB 增益平坦度：每10MHZ带内小于0.1dB输入输出驻波比：小于2.0 输入输出阻抗：50二、理论分析低噪声放大器(LNA)在接收机系统中处于前端,主要作用是放大接收到的微弱信号,降低噪声干扰。
LNA的设计对整个接收机性能至关重要,其噪声系数(NF)直接反映接收机的灵敏度。
随着通讯、雷达技术的发展,对微波低噪声放大器也提出了更为严格的要求。
利用微波电路CAD设计软件,结合可靠的LNA设计理论来进行电路设计，可以避开复杂的理论计算,极大地提高设计准确性和效率，有效缩短研制周期,降低成本。
( A D S ) 软件是A g i l e n t 公司在H P E E S O F 系列E D A 软件基础上发展完善的大型综合设计软件，它功能强大，能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计，广泛应用于通信、航天等领域，是射频工程师的得力助手。
本文着重介绍如何使用ADS 进行低噪声放大器的仿真与优化设计。
LNA的性能指标主要是噪声系数、增益、工作频带、电压驻波比和带内平坦度等，尤其是噪声系数和增益对整机性能影响较大。
要实现理想功率传输，必须使负载阻抗与源阻抗相匹配,这就需要插入匹配网络。
放大管存在最佳源阻抗Zsop,t LNA的输入端应按Zsopt进行匹配,此时放大器的噪声系数为最小。
而为了获得较高的功率增益和较好的输出驻波比,输出端则采用输出共轭匹配。
如果增益不够，则需要采用多级放大电路。
原则上前级放大器相对注重噪声系数性能，后级放大器则相对注重增益性能。
也就是说，输出端口和级间针对增益最大和平坦度进行匹配电路设计。
LNA低噪声放大器的主要指标如下：1.工作频率与带宽2.噪声系数3.增益4.放大器的稳定性5.输入阻抗匹配6.端口驻波比和反射损耗三、设计过程：（1）直流分析晶体管S 参数的测量并确定工作点。
低噪声放大器稳定系数k的计算
低噪声放大器稳定系数k的计算在放大器设计和应用中，稳定系数k是一个非常重要的参数。
它代表了放大器的稳定性和抗干扰能力，是评价放大器性能的重要指标之一。
在低噪声放大器设计中，稳定系数k的计算尤为关键，因为放大器的噪声性能对系统整体的性能有着重要的影响。
在本文中，我们将详细介绍低噪声放大器稳定系数k的计算方法及其相关知识。
1. 低噪声放大器的定义低噪声放大器是一种具有低噪声系数的放大器，其主要特点是在放大信号的同时尽量减小输入信号中的噪声，从而提高输出信号的信噪比。
低噪声放大器广泛应用于无线通信系统、卫星通信系统、雷达系统等对信号传输质量要求较高的场合。
2. 低噪声放大器的稳定系数k稳定系数k是衡量放大器稳定性的重要参数，它的定义是放大器开环传输函数的幅度变化与相位变化之比。
稳定系数k越大，表示放大器的稳定性越好，对外部干扰的抵抗能力越强。
3. 稳定系数k的计算方法稳定系数k的计算方法有多种，其中比较常用的是极点分布法和Nyquist稳定判据法。
下面分别介绍这两种方法的计算步骤。
3.1 极点分布法极点分布法是一种简单直观的计算方法，其步骤如下：（1）根据放大器的开环传输函数，求出其极点的位置；（2）根据极点的位置，计算出稳定系数k的值。
3.2 Nyquist稳定判据法Nyquist稳定判据法是一种基于Nyquist图的计算方法，其步骤如下：（1）根据放大器的开环传输函数，绘制出Nyquist图；（2）根据Nyquist图上的相位裕度和增益裕度，计算出稳定系数k的值。
4. 稳定系数k的意义稳定系数k的大小直接影响着放大器在实际应用中的稳定性和性能。
当稳定系数k足够大时，表示放大器对外部干扰的抗干扰能力较强，有利于提高整个系统的抗干扰性能；反之，如果稳定系数k较小，放大器容易受到外部干扰的影响，从而影响系统的正常工作。
5. 结论稳定系数k是评价放大器稳定性和抗干扰能力的重要参数，其计算方法主要有极点分布法和Nyquist稳定判据法。
第五章低噪放1
②负载，一般 50Ω---单级放大增益不会太高
负载形式：① LC谐振回路---谐振阻抗
②集中参数滤波器（ 50Ω）---阻抗要匹配
（5）增益控制 通过检测接收信号电平自动改变增益，信号强减小增益 信号弱增益变大
方法：①自适应改变工作点 ②自适应改变负反馈量
（6）输入阻抗匹配 放大器与信源匹配方式：①噪声系数最小---噪声匹配
②功率传输最大---共轭匹配 匹配网络：①纯电阻网络---适用于宽带放大，但功耗和噪声大
②纯电抗网络---宽窄带均适用，不增加噪声、功耗小 匹配形式： ① 共源(射)组态---输入电阻很大
匹配简单，并联所需电阻即可，但噪声增大
② 共栅(基)组态---输入阻抗 ≈ 1 gm，改变偏置即可实现匹配
失配状态下功率传输有损耗---称为回波损耗
回波损耗： RL(dB) = −20 log Γ
5.4.2 双端口网络S参数
1. 双端口网络S参数定义 S 参数方程：
端口1 入射波
正向传输
端口2 入射波
{ V1r = S11V1i + S12V2i V2r = S V 21 1i + S V 22 2i
= V2r V2i
= S22
+ S12 S21ΓS 1 − S11ΓS
单端口网络 Γ = Vr /Vi = S 电压驻波比 VSWR 的定义： VSWR = 1+ Γ
1− Γ
电压驻波比/反射系数---衡量信源与负载匹配状态的参数
通常 0 ≤ Γ ≤ 1， 1 ≤ VSWR ≤ ∞
由 Γ = ZL − Z0 ZL + Z0
VSWR = 1+ Γ 1− Γ
低噪声放大器..
5） C
C 0 VBC 1 0
n
反偏集电结电容
6） 7）
Ccs 集电结与衬底间的势垒电容
rbb ' 、ree 、 rcc 为各极的体电阻
大倍数下降为 1 时的频率
8） 特征频率 fT 定义为共射输出短路电流放
gm gm fT 2 (C C ) 2 C
3） 有源偏置电路
有源偏置电路具有相 当出色的温度稳定性，但 同时也带来了元件数目增 多，电路结构复杂等缺点。 在放大器的温度稳定性要 求比较高的时候，可以考 虑采用这种偏置电路。
有源偏置电路
3）传输线偏置电路
传输线偏置电路
传输线偏置法可以抑制偶次谐波，并且还可以 改善放大器的稳定性。
固定基流偏置电路
IIP3
Input VSWR
－11.1dBm
1.5
－3dBm
1.2
Output VSWR
隔 离
3.1
21dB
1.4
21dB
从表中可以看出，低噪声放大器的主要指标为： 噪声系数 增益 线性范围
输入输出阻抗的匹配
功耗
输入输出的隔离
以上各项指标并不独立，是相互关联的，在 设计中如何折中，兼须各项在指标，是设计的 重点也是难点。
C gd ---漏极与源极电容
rG 、 rS 、 rD 分别为各极的欧姆电阻，rds 是漏源电
阻， R 是串联栅极电阻 i
对于GaAs FET ，这些参数的典型值为
Ri 7
C gs 0.3 pF
rds 400 Cds 0.12 pF
gm 40mS
C gd 0.01 pF
基极分压射极偏置电路
低噪声放大器 核心参数
低噪声放大器核心参数低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是一种用于增加信号幅度而又尽量减小噪声的放大器。
在无线通信、雷达、卫星通信和其他接收系统中，低噪声放大器起到了至关重要的作用。
为了设计出性能优越的低噪声放大器，需要对其核心参数有深入的了解。
在本文中，我们将详细介绍低噪声放大器的核心参数，并对其进行分析和讨论。
1. 噪声指标低噪声放大器最为重要的参数之一就是噪声指标。
噪声指标通常用于描述放大器在增益条件下的噪声性能。
常见的噪声指标包括噪声系数（Noise Figure，NF）、噪声温度（Noise Temperature，Tn）、噪声系数与增益的乘积（Gain Bandwidth Product，GBP）等。
噪声系数是描述放大器引入信号噪声的指标，一般以分贝（dB）为单位，数值越小代表噪声性能越好。
而噪声温度描述了放大器引入的噪声相当于理想传输线路引入的噪声温度，单位为开尔文（K）。
噪声系数与增益的乘积则是评价放大器噪声性能的综合指标。
2. 增益增益是低噪声放大器的另一个核心参数。
增益表示放大器输出信号与输入信号的幅度比值，通常用分贝（dB）表示。
增益越大意味着放大器输出信号的幅度增加的越多，但也需要注意，在增益增大的同时可能会伴随着噪声的增加。
低噪声放大器需要在保证足够增益的前提下尽量减小噪声。
3. 带宽低噪声放大器的带宽也是一个重要参数。
带宽指的是在放大器工作范围内的频率范围，通常用赫兹（Hz）表示。
低噪声放大器需要具有足够的带宽，以确保对输入信号的覆盖范围足够广，同时也需要避免出现频率失真等问题。
4. 饱和输入功率饱和输入功率也是低噪声放大器的重要参数之一。
饱和输入功率指的是在放大器输出的信号出现压制之前，输入信号的功率大小。
通常用分贝毫瓦（dBm）来表示。
饱和输入功率越大，意味着放大器能够承受更大的输入信号功率而不至于出现失真等问题。
5. 稳定性低噪声放大器的稳定性也是一个重要的核心参数。
低噪声放大器（LNA）和噪声系数（Noise
低噪声放⼤器（LNA）和噪声系数（Noise Figure）
继续往后边翻译边看这边书。
中间讲了很多我觉得没啥⽤的东西，有的是跟Linux有关的，我就跳过了。
下⾯是RTL-SDR IMPROVEMENTS AND MODIFICATIONS 部分。
第⼀个内容便是LNA：LOW NOISE AMPLIFICATION。
我们装置中的放⼤器在正常应⽤时已经是⾜够低噪声的了。
尽管如此，存在着⼀种第三⽅的外部装置——LNA，即低噪声放⼤器。
LNA和普通放⼤器有什么区别呢？这⾥就引出了噪声系数（Noise Figure）的概念，这是⼀个衡量放⼤器本⾝噪声⽔平的物理量，以分贝（dB）为单位。
RTL-SDR中的放⼤器的噪声系数⼩于4.5dB，这样的放⼤器可能会产⽣削弱信号本⾝的噪⾳，因此在某些场合低噪声放⼤器就格外有⽤，它们的噪声系数⼩于1dB，也就是说在放⼤信号时，其⾃⾝最多产⽣1dB的噪⾳。
在放置LNA时，我们应该将它放的离天线尽可能的近。
如果我的翻译没错的话，它的主要⽬的是放⼤由于长距离传输⽽减弱的信号，同时减少由于同轴电缆传输⽽产⽣的噪⾳。
LNA也不是通吃任何环境的，⽐如在⾼频（HF）下，环境噪声太强，它的效果和普通放⼤器相⽐就不那么好了，（这⾥我猜测是因为环境噪声太强，放⼤器⾃⾝的噪声系数是4.5还是1 相⽐于环境噪声都可以忽略因此区别不⼤）。
这时候我们需要⽤到针对某些特殊情况的LNA。
微波低噪声放大器的主要技术指标、作用及方案设计
微波低噪声放大器的主要技术指标、作用及方案设计随着通讯工业的飞速发展，人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高。
功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求，而这也同时对系统的接收灵敏度提出了更高的要求。
1微波低噪声放大器的作用一般情况下，一个接收系统的接收灵敏度可由以下计算公式来表示：由上式可见，在各种特定（带宽BW、解调S／N已定）的无线通讯系统中，能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF，而决定接收机噪声系数的关键部件则是处于接收机 前端的低噪声放大器。
图1所示是接收机射频前端的原理框图。
由图1可见，低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号，降低噪声干扰，以供系统解调出所需的信息数据，所以，低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。
2微波低噪声放大器的主要技术指标2.1噪声系数噪声系数的定义为放大器输入信噪比与输出信噪比的比值，即：对单级放大器而言，其噪声系数的计算为：其中Fmin为晶体管 噪声系数，是由放大器的管子本身决定的，Γopt、Rn和Γs分别为获得Fmin时的 源反射系数、晶体管等效噪声电阻以及晶体管输入端的源反射系数。
对多级放大器。
其噪声系数的计算应为：其中NFn为第n级放大器的噪声系数，Gn为第n级放大器的增益。
对噪声系数要求较高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，故常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为：其中Te为放大器的噪声温度，T0=2900K，NF为放大器的噪声系数。
2.2放大器增益放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率之比：G=Pout／Pin（7）通常提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利，但低噪声放大器的增益过高会影响整个接收机的动态范围。
所以，一般来说，低噪声放大器的增益确定应与系统的整机噪声系数、接收机动态范围等结合起来考虑。
2.3反射系数由式（3）可知，当Γs=Γopt时，放大器的噪声系数 ，NF=NFmin，但此时从功率传输的角度来看，输入端会失配，所以，放大器的功率增益会降低，但有些时候，为了获得 噪声，适当的牺牲一些增益也是低噪声放大器设计中经常采用的一种办法。
低噪声放大器 测试方法
低噪声放大器测试方法1.引言1.1 概述低噪声放大器是一种在电子设备中广泛应用的重要组件，其主要功能是放大输入信号并保持较低的信号噪声水平。
在很多应用领域中，特别是在通信系统、雷达系统和传感器等领域中，低噪声放大器的性能对整个系统的工作稳定性和灵敏度起着至关重要的作用。
低噪声放大器的设计目标是在尽可能放大输入信号的同时，尽量减少额外的噪声引入。
这就要求设计人员在选择合适的材料、电路拓扑和组件参数时，综合考虑放大器的增益和噪声性能。
为了确保低噪声放大器的工作稳定性和可靠性，需要对其进行严格的测试和评估。
本文将介绍低噪声放大器测试的方法。
首先，我们将详细讨论测试方法的选择标准，包括测试设备的选择、测试环境的搭建以及测试参数的设置等。
然后，我们将介绍常用的低噪声放大器测试方法，包括噪声系数测试、增益测试和输入输出阻抗测试等。
针对每种测试方法，我们将详细介绍其原理、测试步骤以及数据分析方法。
通过本文的学习，读者将能够全面了解低噪声放大器测试的方法和技巧，能够准确评估和验证低噪声放大器的性能。
同时，本文还将提供一些实用的测试经验和建议，帮助读者在实际应用中更好地设计和应用低噪声放大器。
综上所述，本文旨在为读者提供关于低噪声放大器测试方法的详细介绍，帮助读者掌握低噪声放大器测试的技巧，提高低噪声放大器的设计和应用水平。
1.2 文章结构文章结构的设计是为了让读者能够清晰地了解整篇文章的组织和内容安排。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分（1.1）首先会对低噪声放大器进行概述，介绍该技术的基本概念和应用领域。
接下来，会简要介绍文章的结构，包括每个部分的内容和组织方式。
最后，会明确本文的目的，即介绍低噪声放大器的测试方法。
引言部分的目的是引起读者的兴趣，提供一个整体的框架，帮助读者了解本文的主要内容。
正文部分（2.1和2.2）是本文的重点，将详细介绍低噪声放大器的定义、重要性和基本原理。
在2.1部分，会详细解释低噪声放大器的概念，并探讨其在实际应用中的重要性和优势。
低噪声放大器
低噪声放大器1. 引言低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）是一种广泛应用于无线通信系统中的重要电路器件。
它的主要功能是将来自天线的微弱信号放大到一个足够强度，以便后续电路可以有效地处理。
在无线通信系统中，LNAs通常作为接收链路的第一级放大器，承担着放大微弱信号、增加系统灵敏度、提高信噪比的关键任务。
本文将介绍低噪声放大器的工作原理、性能指标以及常见的设计技术，希望能帮助读者更好地理解和应用低噪声放大器。
2. 工作原理低噪声放大器的工作原理与一般放大器相似，都是通过引入外部直流电源，利用放大元件（例如晶体管）的放大特性，将输入信号放大到所需的幅度。
与一般放大器不同的是，低噪声放大器在设计上注重将输入端的噪声最小化。
这是因为在无线通信系统中，接收链路中的噪声是非常重要的考量因素。
LNAs需要尽可能地放大微弱信号，同时不引入过多的噪声，以保持系统的信噪比。
为了实现低噪声的放大，低噪声放大器采用了一系列的设计技术和电路拓扑。
接下来，我们将介绍一些常见的设计技术。
3. 设计技术3.1 硅锗杂化放大器硅锗杂化放大器是一种常见的低噪声放大器设计技术。
它采用硅和锗两种材料的结合，兼具硅和锗的优点。
硅材料具有良好的集成性能和工艺制造能力，而锗材料具有较高的迁移率和较低的噪声系数。
因此，硅锗杂化放大器能够在保持良好集成性能的同时，实现较低的噪声指标。
3.2 噪声系数优化噪声系数是衡量低噪声放大器性能的重要指标之一。
为了优化噪声系数，设计者可以采用一系列的技术手段，例如：•尽量采用低噪声的放大元件，例如高迁移率的晶体管；•优化电源的供电电压和电流，以减小噪声；•使用电流源对放大电路进行偏置，以提高放大器的线性度。
3.3 反馈放大器设计反馈放大器是一种常用的放大器设计技术，也可以应用于低噪声放大器的设计中。
通过适当选择反馈回路的参数和拓扑结构，可以有效地减小放大器的噪声系数。
在反馈放大器中，一部分输出信号经过反馈回路与输入信号相叠加，形成反馈信号，从而减小噪声。
基于ADS低噪声放大器设计及仿真
基于ADS低噪声放大器设计及仿真ADS是一种电路仿真工具，可用于设计和仿真电子电路。
低噪声放大器在许多应用中非常重要，特别是在无线通信和信号处理中。
本文将介绍如何基于ADS进行低噪声放大器的设计和仿真。
首先，需要明确低噪声放大器的设计目标和性能指标。
低噪声放大器的主要目标是提供高增益和低噪声，以传输和放大信号时尽可能降低噪声干扰。
因此，设计低噪声放大器的时候需要考虑以下指标：1.增益：放大器应具有足够的增益来放大信号，使其达到所需的信号水平。
2.噪声系数：噪声系数是一种量化噪声性能的指标，它表征了放大器引入的噪声功率与输入信号功率之比。
低噪声放大器应该具有较低的噪声系数以降低信号的噪声干扰。
3.带宽：放大器的带宽决定了它能够传输的频率范围。
对于无线通信和信号处理应用，放大器需要具有足够宽的带宽来传输高频信号。
设计低噪声放大器的第一步是选择适当的放大器拓扑结构。
常见的低噪声放大器拓扑结构包括共源极、共栅极和共基极。
在ADS中，可以使用S参数模型来模拟这些拓扑结构，并进行频率和噪声分析。
在选择了适当的拓扑结构之后，需要设计放大器的电路参数，如电流源偏置、电流源阻抗以及电容。
这些参数将直接影响放大器的性能。
接下来，使用ADS进行电路仿真。
可以将放大器的电路图导入ADS，并添加合适的仿真器和分析器。
一般来说，需要进行频率响应、增益和噪声分析。
在进行噪声分析时，需要输入合适的噪声模型，并设置合适的参数。
仿真完了之后，可以通过改变电路参数和拓扑结构来优化低噪声放大器的性能。
一般来说，可以尝试改变电容和电流源的值，以及优化电流源阻抗和偏置电流。
最后，可以根据仿真结果进行实际电路的制作和测试。
由于ADS可以生成精确的电路参数和特性，因此可以根据仿真结果进行电路制造，并通过实验进行性能验证。
综上所述，基于ADS进行低噪声放大器的设计和仿真可以帮助工程师优化放大器的性能，以满足特定应用的需求。
通过合理选择拓扑结构、优化电路参数和进行全面的电路仿真，可以设计出具有高增益和低噪声的低噪声放大器。
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例低噪声放大器的两种设计方法低噪声放大器（LNA）是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机的传输距离。
因此低噪声放大器的设计是否良好，关系到整个通信系统的通信质量。
本文以晶体管ATF-54143为例，说明两种不同低噪声放大器的设计方法，其频率范围为2～2．2 GHz；晶体管工作电压为3 V；工作电流为40 mA；输入输出阻抗为50 Ω。
1、定性分析1.1、晶体管的建模通过网络可以查阅晶体管生产厂商的相关资料，可以下载厂商提供的该款晶体管模型，也可以根据实际需要下载该管的S2P文件。
本例采用直接将该管的S2P文件导入到软件中，利用S参数为模型设计电路。
如果是第一次导入，则可以利用模块S-Params进行S参数仿真，观察得到的S参数与S2P文件提供的数据是否相同，同时，测量晶体管的输入阻抗与对应的最小噪声系数，以及判断晶体管的稳定性等，为下一步骤做好准备。
1.2、晶体管的稳定性对电路完成S参数仿真后，可以得到输入／输出端的mu在频率2～2．2 GHz之间均小于1，根据射频相关理论，晶体管是不稳定的。
通过在输出端并联一个10 Ω和5 pF的电容，m2和m3的值均大于1，如图1，图2所示。
晶体管实现了在带宽内条件稳定，并且测得在2．1 GHz时的输入阻抗为16．827-j16．041。
同时发现，由于在输出端加入了电阻，使得Fmin由0．48增大到0．573，Γopt为0．329∠125．99°，Zopt=（30．007+j17．754）Ω。
其中，Γopt是最佳信源反射系数。
1.3、制定方案如图3所示，将可用增益圆族与噪声系数圆族画在同一个Γs平面上。
通过分析可知，如果可用增益圆通过最佳噪声系数所在点的位置，并根据该点来进行输入端电路匹配的话，此时对于LNA而言，噪声系数是最小的，但是其增益并没有达到最佳放大。
因此它是通过牺牲可用增益来换取的。
低噪声放大器
特点
相噪低 相噪高 功率小 功率小 相噪低
适用电路
放大振荡 功率放大 小信号放 大 小信号放 大 放大振荡
价格
低 中 高 高 高
2-10 2-40 2-40
HBT
1-40
关于放大管（续）
根据要求选定放大管后，首先要做的事情就是根据管子 提供的参数经过计算判断他的稳定性，一个稳定的系统才能 正常工作。那么怎么判断晶体管的稳定性呢？ 我们从反射系数的角度出发，那就是当反射系数的模小于1的 时，系统才是稳定的。（？）经过一些计算最终我们得到下 面判别条件：
直流偏置电路设计（续）
选择静态电流 的原则
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直 流 偏 置 电 路 设 计 （续 ）
直流偏置电路设计（续）
4、微波控制电路
根据我们的实际，微波控制电路主要采用反馈控制方式， 我们主要介绍ALC（Automatic Level Control），它的常见应 用就是AGC（ Automatic Gain Control ），其他的反馈控制还 有AFC（ Automatic Frequency Control ）和PLL（Phase Lock Loop），下面以功率控制为例介绍ALC电路原理应用。
第1节 低噪声放大器指标
第1节低噪声放大器指标第1节低噪声放大器指标第1节低噪声放大器指标第1节低噪声放大器指标低噪声放大器（lna）是射频接收机前端的主要部分。
它主要存有四个特点。
1）它位于接收机的最前端，这就要求它的噪声越小越好。
为了抑制后面各级噪声对系统的影响，这要求有一定的增益，但为了不使后面的混频器过载，产生非线性失真，它的增益又不能过大。
放大器在工作频段内应该是稳定的。
2）它所发送的信号就是很些微的，所以低噪声放大器必定就是个大信号放大器。
而且由于受到传输路径的影响，信号的高低又就是变化的，在发送信号的同时又可能将充斥着很多弱信号的阻碍，因此建议放大器存有足够多小的线性范围，而且增益最出色就是可以调节的。
3）低噪声放大器一般通过传输线直接和天线或者天线的滤波器相连，放大器的输入端必须和它们很好的匹配，以达到功率最大传输或者最小的噪声系数，并能保证滤波器的性能。
4）低噪声放大器必须具备一定的选频功能，遏制charged和镜像频率阻碍，因此它通常就是频带放大器。
低噪声放大器的所有指标都是互相牵连的，甚至是相互矛盾的。
这些指标不仅取决于电路的结构，对集成电路来说，还取决于工艺技术。
在设计中如何采用折衷的原则，兼顾各项指标，是很重要的。
lna就是大信号放大器，必须给它设置一个静态偏置。
而降低功耗的显然办法就是使用高电源电压、高偏置电流，但充斥的结果就是晶体管的跨导增大，从而引发晶体管及放大器的一系列指标的变化。
2）工作频率放大器所能够容许的工作频率和晶体管的特征频率ft有关。
增大偏置电流的结果可以并使晶体管的特征频率减少。
在集成电路中，减小晶体管的面积可以并使极间电容减少，这也减少了特征频率。
任何一个线性网络的噪声系数可以表示为：对于共射组态的单管双极型晶体管放大器的噪声系数又可以则表示为：和是网络的输入端的等效噪声电压源和等效噪声电流源。
对于单管共源mos场效应管放大器，当仅考量导线噪声时，场效应管放大器噪声系数为：由此可见两点：a.放大器的噪声系数和工作点有关，为了降低功耗而使用大电流偏置，结果就是减小了噪声系数。
低噪声放大器 核心参数
低噪声放大器核心参数摘要：低噪声放大器核心参数I.引言- 低噪声放大器简介- 低噪声放大器在通信系统中的重要性II.低噪声放大器核心参数- 噪声系数- 增益- 频率响应- 线性度III.噪声系数- 定义及作用- 影响因素- 降低噪声系数的措施IV.增益- 定义及作用- 影响因素- 提高增益的措施V.频率响应- 定义及作用- 影响因素- 优化频率响应的措施VI.线性度- 定义及作用- 影响因素- 提高线性度的措施VII.总结- 低噪声放大器核心参数的重要性- 各参数间的平衡与优化正文：低噪声放大器核心参数低噪声放大器（Low Noise Amplifier, LNA）在通信系统中具有至关重要的作用，它能够放大天线接收到的微弱信号，降低噪声干扰，从而确保通讯质量。
为了实现高性能的低噪声放大器，必须关注并优化其核心参数。
本文将详细介绍低噪声放大器核心参数，包括噪声系数、增益、频率响应和线性度。
首先，噪声系数是衡量低噪声放大器性能的关键参数。
噪声系数是指输入信号与输出信号之间的噪声功率比，通常用分贝（dB）表示。
较低的噪声系数意味着放大器具有较低的噪声水平，从而提高整个通信系统的性能。
影响噪声系数的因素包括放大器的结构、材料、工艺等。
为了降低噪声系数，可以采取选用低噪声元件、优化电路拓扑等措施。
其次，增益是低噪声放大器另一个重要参数。
增益是指放大器对输入信号的放大程度，通常用分贝（dB）或倍数表示。
较高的增益有利于提高信号传输距离和抗干扰能力，但同时也会增加噪声放大。
因此，在设计低噪声放大器时，需要在增益与噪声之间寻求平衡。
影响增益的因素包括偏置电流、偏置电压等。
通过合理地选择偏置电流和电压，可以提高放大器的增益。
接下来，频率响应是衡量低噪声放大器在不同频率下性能的参数。
频率响应是指放大器在某一频率范围内的增益、相位等特性。
理想的低噪声放大器应具有平坦的频率响应，以保证在整个频率范围内具有稳定的性能。
影响频率响应的因素包括元件参数、电路拓扑等。
atf低噪放的参数
atf低噪放的参数
ATF低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是一种用于
增强微弱信号的放大器，通常用于无线通信系统和射频接收链路中。
其参数包括增益、噪声系数、带宽、输入/输出阻抗匹配等。
首先，ATF低噪声放大器的增益是指其输出信号与输入信号之
间的增加倍数，通常以分贝（dB）为单位。
增益的大小取决于应用
需求，一般在设计时需要根据具体的信号强度和系统要求来确定。
其次，噪声系数是衡量放大器引入的噪声相对于理想放大器
（不引入噪声）的影响程度的参数。
噪声系数越小，表示放大器引
入的噪声越少，这对于接收弱信号时尤为重要。
另外，带宽是指放大器能够有效放大信号的频率范围。
对于
ATF低噪声放大器来说，带宽需要足够宽，以覆盖所需的信号频率
范围，同时保持良好的增益和噪声性能。
此外，输入/输出阻抗匹配也是ATF低噪声放大器设计中需要考虑的重要参数。
良好的阻抗匹配可以最大限度地传输信号，减少信
号反射和损耗。
总的来说，ATF低噪声放大器的参数包括增益、噪声系数、带宽和输入/输出阻抗匹配等，这些参数在设计和选择时需要根据具体的应用需求和系统要求进行综合考虑。
低噪声放大器的设计与灵敏度分析
Ｎ 即称此 时为 最佳 噪声 匹配状 态 。 抽 多个 放 大器级 联 的噪声 系数 为 ：
＝ ＋ ＋ ＋． ． ． （） ６
由此 可 见 ， 级级 联 放 大器 的噪 声 系数 主 要 由 多
第 １级放 大器 决 定 。要 获 得 好 的 系 统 噪声 性 能 ， 必
收 稿 日期 ：０ ２— ２ １ ３—１ ９
何 低 噪声放 大器 ， 必须在 工作 频率 内是 稳定 的 ， 它 同
时它 应该 具有较 小 的噪声 系数 和一 定 大的增 益 。
２ １ 稳 定 准 则 ．
稳定 性是 指放 大器抑 制 环 境 的变 化 （ 信 号 频 如
作 者 简 介 ： 晶 晶 （９ ７一） 女 （ 族 ） 河 南 三 门峡 人 ， 国 传媒 大 学 硕 士 研 究 生 ．Ｅ ａ ：ａ ｇｎｊ ｇ ＣＣ ｅｕ ｃ 梁 １８ ， 汉 ， 中 ｍ ｉ ｌ ｎｊ ｇｎ ＠ Ｕ． ｄ ．ｎ ｌｉ ｉ ｉ
真 ， 后 给 出 了仿 真 结 果 、 图 设 计 及 实 测 结 果 。 同时 通 过 研 究 电路 参 数 的 灵 敏 度 对 该 低 噪 声 放 大 器 进 行 了 灵 敏 最 版
度 分 析 ， 得 低 噪 声放 大 器 不仅 符 合接 收机 对 Ｌ Ａ 的 指 标要 求 ， 能使 性 能 更 加 稳 定 。 使 Ｎ 还
低噪 声 放 大 器 。本 文 采 用 Ａ ｉ ｎ 公 司 的 Ａ ｖｎ ｅ ｇ ｅｔ ｌ ｄａ ｃｄ
Ｄ ｓ ｎＳｓ ｍ（ Ｄ ） 件 进行 仿 真设 计 。此 软 件 能 ｅｉ ｙｔ Ａ Ｓ 软 ｇ ｅ
够提供各 种微波射频 电路的仿真 和优 化设计 。
２ 低 噪 声 放 大 器 的 设 计 理 论
低噪声放大器指标
gm gm fT 2 (c c ) 2C
与工作点有关
取决于半导体工艺
射频通信电路
（3）噪声系数
线性网络：
(Vn I n RS ) 2 F 1 4kTBR S
双极晶体管: R r 1 1 m S 1 bb ' Rs 2 g m RS 2 Rs 2 g m RS
增益取决于
信号强，增益小，以防 后级非线性失真
射频通信电路
（6）输入阻抗匹配 最大功率传输——共轭匹配 放大器与输入源的匹配 噪声系数最小——噪声匹配 宽带放大、消耗功率、
纯电阻网络 ——
匹配网络
增加噪声
电抗网络 —— 不增加噪声、窄带放大
射频通信电路
（6）输入阻抗匹配 匹配方式
a. 共源组态
1 c.电阻负 输入阻抗很大 输入阻抗 g m 反馈改变 并联电阻等于 改变 g m 达 输入阻抗
Cbe
输出点+
正向传输——压控电流源
gmvbe
输入
反向传输——极间电容 C (Cbc ) 引起不稳定的原因
CN
输出点 -
射频通信电路
改进措施
① 中和法——用中和电容抵消
由 C (Cbc ) 引起的反向传输 ② 失配法——采用共射共基（共源共栅）组 合连接
1 1 F 1 RS g m
共源MOS管
分析： ①放大器的噪声与工作点有关—— g m ②双极晶体管放大器的噪声 与基区体电阻
rbb 有关
③放大器噪声系数与信号源内阻有关
射频通信电路
（4）增益
增益要适中 增益大——可降低后级对系统噪声系数的影响 增益大——后级易产生非线性失真 跨导 g m ——由工作点决定 负载 LC谐振回路—— Q值、谐振阻抗 LNA的负载形式 集中参数选频滤波器——注意阻抗匹配 （5）自动增益控制 信号弱，增益大 根据接收信号的强弱自动控制增益
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学术论丛
低噪声放大器的指标分析益带宽积：运放开环增益 / 频率图中，指定频率处， 开环增益与该指定频率的乘积。 理解：如果运放开环增益始终满足 -20dB/10 倍频，也就 是频率提高 10 倍，开环增益变为 0.1 倍，那么它们的乘积将 是一个常数，也就等于前述的“单位增益带宽”，或者“1Hz 处的增益”。 在一个相对较窄的频率区域内，增益带宽积可以保持不 变，基本满足 -20dB/10 倍频的关系，我们暂称这个区域为增益 线性变化区。要想获得高增益就必须得牺牲带宽，因为增益带 宽积是一个常数。 ②压摆率 (Slew Rate) 定义：闭环放大器输出电压变化的最快速率。用 V/μs 表示。 优劣范围：从 2mV/μs 到 9000V/μs 不等。 理解：此值显示运放正常工作时，输出端所能提供的最大 变化速率，当输出信号欲实现比这个速率还快的变化时，运放 就不能提供了，导致输出波形变形——原本是正弦波就变成了 三角波。 ③相位裕度 (Phase Margin) 定义：在运放开环增益和开环相移图中，当运放的开环增 益下降到 1 时，开环相移值减去 -180°得到的数值。相位裕度 和增益裕度越大，说明放大器越容易稳定。 失真与噪声响应 ④建立时间 (Settling Time) 定义：运放接成指定增益 ( 一般为 1)，从输入阶跃信号开 始，到输出完全进入指定误差范围所需要的时间。所谓的指定 误差范围，一般有 1%，0.1% 几种。 优劣范围：几个 ns 到几个 ms。 理解：建立时间由三部分组成，第一是运放的延迟，第二 是压摆率带来的爬坡时间，第三是稳定时间。很显然，这个指 标与 SR 密切相关，一般来说，SR 越大的，建立时间更小。 ⑤ Vos( 输入失调电压 ) 定义：在运放开环使用时，加载在两个输入端之间的直 流电压使得放大器直流输出电压为 0。也可定义为当运放接成 跟随器且正输入端接地时，输出存在的非 0 电压。优劣范围： 1µV 以下，属于极优秀的。100µV 以下的属于较好的。最大 的有几十 mV。 理解：任何一个放大器，无论开环连接或者反馈连接，当 两个输入端都接地时，理论上输出应该为 0，但运放内部两输 入支路无法做到完全平衡，导致输出永远不会是 0。此时保持 放大器负输入端不变，而在正输入端施加一个可调的直流电压， 调节它直到输出直流电压变为 0V，此时正输入端施加的电压的 负值即为输入失调电压，用 Vos 表示。但是，多数情况下，输 入失调电压不分正负，生产厂家会以绝对值表示。 后果：当一个放大器被设计成 AF 倍闭环电压增益 ( 同相 输入放大增益，也称噪声增益 ) 时，如果放大器的失调电压为 Vos，则放大电路 0 输入时，输出存在一个等于 AFVos 的直流电 平，此输出被称为输出失调电压。闭环增益越大，则输出失调 电压也越大。 ⑥ Vos( 输入失调电压偏移 ) 定 义： 当 温 度 变 化、 时 间 持 续、 供 电 电 压 等 自 变 量 变 化 时，输入失调电压会发生变化。输入失调电压随自变量变化的 比值，称为失调电压漂移。
--- 输入端短路，将有噪网络的输出噪声功率等效到输 入端的值。
--- 输入端开路，将有噪网络的输出噪声功率等效到输 入端的值。
而运放的外电路要用到电阻，电阻具有热噪声。电阻的热 噪声及等效电路：
1) 功率谱密度
电流
电压
额定噪声功率 ( 条件：噪声源与系统匹配 )
与噪声源电阻 R 大小无关，与噪声源温度有关
3) 相对于电源电压变化的比值，以 µV/V 为单位，含义是 调好的放大器，当电源电压发生 1V 变化，会引起失调电压的 变化。没有明确的符号，常用文字表示。此数值在很多放大器 数据手册中没有体现。
优劣范围：0.002µV/°C 到几十 µV/°C。 理解： 失调电压漂移量，与数据手册上标注的失调电压 ( 或称之 为初始失调电压 ) 本身有密切关系。初始失调电压小的，其漂 移量也小。从多种放大器手册指标看，有以下规律： 1) 温度变化 40~500 度可能带来的失调电压变化，等同于 初始失调电压。 2) 10~100 个月带来的失调电压变化，等同于初始失调电压。 后 果： 很 严 重。 因 为 它 不 能 被 调 零 端 调 零， 即 便 调 零 完 成，它还会带来新的失调。在高精度、高稳定性要求的场合， 选择漂移系数较小的放大器，比失调电压大小更为重要。 ⑦ IB( 输入偏置电流 ) 定义：当输出维持在规定的电平时，两个输入端流进电流 的平均值。 优劣范围：60fA~100µA。数量级相差巨大，这取决于运放 输入端结构，FET 输入的会很小。 对策：为避免输入偏置电流对放大电路的影响，最主要的 措施是选择 IB 较小的放大器。有很多 FET 输入运放可以实现这 个要求。 ⑧ Ios 输入失调电流 定义：当输出维持在规定的电平时，两个输入端流进电流 的差值。 优劣范围：20fA~100µA。数量级相差巨大，这取决于运放 输入端结构，FET 输入的会很小。 后果：失调电流的存在，说明两个输入端客观存在的电流 有差异，用外部电阻实现匹配抵消偏置电流影响的措施，在此 就失效了。 ⑨噪声 芯片数据手册中的 en(Input Referred Voltage Noise) 为输入电 压噪声，in(Input-Referred Current Noise) 为输入电流噪声。 任何一个有噪的二端口网络的内部噪声都可以由置于输入 端的两个噪声源来等效：一个和信号源串联的噪声电压源 和 一个和信号源并联的噪声电流源 如图所示：