低噪声放大器指标
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。
低噪声放大器指标概要
1.2 1.4 21dB
低噪放（LNA）指标分析
（1）低功耗——移动通信的必然要求
低电源电压
小的静态电流——跨导 g m 小
gm
rbe
rbb'
(1)
VT ICQ
（2）工作频率——取决于晶体管的特征频率 f T
fT
gm
gm
2(c c) 2C
与工作点有关
取决于半导体工艺
（3）噪声系数
线性网络：
F1(Vn InRS)2 4kTBSR
双极晶体管:共射
F 1 r b b ' 1 g m R S 1 r b b '1
R s 2 g m R S 2
R s 2 g m R S
共源MOS管
F 1 1 1
RS gm
分析：
①放大器的噪声与工作点有关—— g m
多级线性网络级联的噪声系数
多级线性网络级联总噪声系数
结论：
FF1F G 2P 11G F P31G P 12
Te Te1G TeP21GP T1eG 3P2
1. 系统前级、特别是第一级的噪声系数对系统影响最大
2. 增大第一级的增益可以减少后级对系统噪声系数的影响
描述晶体管的两种模型 1. 物理模型——等效电路模型 特点：模型中的每个参数均对应一定的物理意义
（1）线性范围和器件有关 （2）线性范围和电路有关 （3）输入端的阻抗匹配也会影响放大器的线性范围
（8）隔离度和稳定性
增大LNA的反向隔离可以减少本振信 号从混频器向天线的泄漏程度。
正向传输——压控电流源 g m v b e
输入
反向传输——极间电容 C (C bc )
低噪声放大器
低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)广泛应用于射电天文、卫星接收、雷达通信等收信机灵敏度要求较高的领域，主要作用是放大所接收的微弱信号、降低噪声、使系统解调出所需的信息数据。
而噪声系数(Noise Figure，NF)作为其一项重要的技术指标直接反映整个系统的灵敏度，所以LNA设计对整个系统的性能至关重要。
1 GPS接收机低噪声放大器的设计设计的LNA主要指标为：工作频率为1 520～1 600 MHz；噪声系数NF<O．50 dB；增益G>16．0 dB；输入驻波比<2；输出驻波比<1．5。
1．1 器件选择选择合适的器件，考虑到噪声系数较低、增益较高，所以选择PHEMT GaAsFET低噪声晶体管。
在设计低噪声放大器前，首先要建立晶体管的小信号模型，一般公司都会提供具有现成模型的放大器件。
这里选择Agilent公司的生产的ATF-54143。
1．52～1．60 GHz频带内，设计反τ型匹配网络，该匹配网络由集总元件电感、电容构成。
选择电感时，要选择高Q电感。
为了在模拟仿真中能够与实际情况相符合，选用Murata公司的电感和电容模型。
这里选用贴片电感型号为LQWl8，贴片电容型号为GRMl8，电感LQWl8在1．6 GHz典型Q值为80。
1．2 直流偏置在设计低噪声放大器中，设计直流偏置的目标是选择合适的静态工作点，静态点的好坏直接影响电路的噪声、增益和线性度。
由电阻组成的简单偏置网络可以为ATF-54143提供合适的静态工作点，但温度性较差。
可用有源偏置网络弥补温度性差的缺点，但有源偏置网络会使电路尺寸增加，加大了电路板排版的难度以及增加了功率消耗。
在设计实际电路中，要根据具体情况选择有源偏置网络，或是电阻偏置网络。
就文中的LNA而言，考虑到结构和成本，这里选择电阻无源偏置网络。
采用Agilenl的ATF54143，根据该公司给出的datasheet 指标，设计Vds=3．8 V、Ids=ll mA偏置工作点。
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。
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 核心参数
低噪声放大器核心参数低噪声放大器是一种重要的电子元件，被广泛应用于通信系统、射频接收机和传感器等领域。
它具有降低电路中噪声的特点，能够有效地提高信号的清晰度和稳定性。
在设计和制作低噪声放大器时，需要考虑一系列核心参数，这些参数直接影响着放大器的性能和应用。
低噪声放大器的噪声系数是一个至关重要的参数。
噪声系数是衡量放大器对输入信号引入的热噪声的程度，通常用分贝（dB）表示。
对于低噪声放大器来说，其噪声系数应尽可能小，一般要求在1dB以下。
通过优化放大器的结构和选用低噪声的材料，可以有效地降低噪声系数，提高信噪比，从而提高放大器的性能。
增益是另一个重要的核心参数。
增益是指放大器输出信号与输入信号之间的比值，通常使用分贝（dB）来表示。
对于低噪声放大器来说，需要在保持低噪声的前提下实现较大的增益，以确保对输入信号进行有效放大。
在设计中需要注意在不增加噪声的情况下实现有限的增益，从而平衡增益和噪声的关系。
带宽也是低噪声放大器的重要参数之一。
带宽是指放大器能够有效放大信号的频率范围，通常用赫兹（Hz）表示。
对于低噪声放大器来说，需要保证其带宽足够宽，能够有效放大整个信号的频率范围，同时也要避免在带宽范围外引入过多的噪声。
输入/输出阻抗也需要作为核心参数考虑。
输入阻抗是指放大器对输入信号的电阻，而输出阻抗是指放大器对输出信号的电阻。
对于低噪声放大器来说，需要保证输入/输出阻抗匹配，以确保信号能够有效地传输和放大。
对于不同的应用场景，还需要考虑输入/输出阻抗的变化范围和稳定性。
在选择材料和元件时，噪声指标、稳定性、温度特性也是非常重要的核心参数。
这些参数会影响低噪声放大器的工作稳定性、使用寿命和适用环境范围等方面。
低噪声放大器的核心参数包括噪声系数、增益、带宽、输入/输出阻抗、材料特性等。
通过对这些参数的综合考虑和优化设计，可以制作出性能优良的低噪声放大器，满足不同领域的需求。
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
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 核心参数
低噪声放大器核心参数
低噪声放大器的核心参数主要包括增益、带宽、噪声系数和输入/输出阻抗。
以下是对这些参数的详细解释：
1. 增益：低噪声放大器的增益是指输入信号经过放大器后的输出信号幅度与输入信号的幅度之间的比例关系。
增益通常用分贝（dB）表示。
高增益意味着放大器可以有效地放大微弱输入信号。
2. 带宽：低噪声放大器的带宽是指放大器能够有效放大输入信号的频率范围。
带宽通常以赫兹（Hz）表示。
较大的带宽意味着放大器可以传输更高频率的信号。
3. 噪声系数：低噪声放大器的噪声系数是指放大器引入的噪声对输入信号的影响程度。
噪声系数通常用分贝（dB）表示，数值越低表示放大器的性能越好。
在设计低噪声放大器时，尽量选择具有较低噪声系数的放大器，以保持信号的准确性和质量。
4. 输入/输出阻抗：低噪声放大器的输入阻抗是指放大器对输入信号源的负载效应，输出阻抗是指放大器驱动负载的能力。
较高的输入阻抗意味着放大器对输入信号源的负载效应较小，较低的输出阻抗意味着放大器可以有效地驱动负载。
这些核心参数是设计和选择低噪声放大器时需要考虑的重要因素，需要根据具体的应用需求和信号特征进行合理选择。
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低噪声放大器（LNA ）是射频接收机前端的主要部分。
它主要有四个特点。
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）它所接收的信号是很微弱的，所以低噪声放大器必定是个小信号放大器。
而且由于受传输路径的影响，信号的强弱又是变化的，在接收信号的同时又可能伴随着很多强信号的干扰，因此要求放大器有足够大的线性范围，而且增益最好是可以调节的。
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）低噪声放大器应该具有一定的选频功能，抑制带外和镜像频率干扰，因此它一般是频带放大器。
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 是小信号放大器，必须给它设置一个静态偏置。
而降低功耗的根本办法是采用低电源电压、低偏置电流，但伴随的结果是晶体管的跨导减小，从而引起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允许的工作频率和晶体管的特征频率Ft 有关。
减小偏置电流的结果会使晶体管的特征频率降低。
在集成电路中，增大晶体管的面积会使极间电容增加，这也降低了特征频率。
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，当仅考虑沟道噪声时，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，为了降低功耗而采用小电流偏置，结果是增大了噪声系数。
低噪声放大器 核心参数
低噪声放大器核心参数低噪声放大器是一种关键的电子元件，常用于放大微弱的信号并最大限度地减少信号中的噪声。
它在电信、音频处理、医疗设备、科学仪器等领域都有广泛的应用。
本文将重点介绍低噪声放大器的核心参数，并探讨其在各个领域中的重要性。
一、输入噪声系数（Input Noise Figure）输入噪声系数是低噪声放大器最重要的性能指标之一，通常以分贝（dB）为单位。
它描述了在输入端引入的噪声和理想情况下引入的噪声之间的差异。
输入噪声系数越低，说明放大器在放大信号的尽可能少地引入噪声，因此可以提高整个系统的信噪比。
在设计低噪声放大器时，通常会将输入噪声系数作为优化的重点。
二、增益（Gain）低噪声放大器的另一个核心参数是增益，通常以分贝为单位。
增益描述了信号通过放大器后的增加倍数，可以用来衡量放大器的信号增强能力。
在实际应用中，通常需要在尽可能低的噪声水平下获得足够的增益，因此增益也是设计低噪声放大器时需要考虑的重要因素。
三、带宽（Bandwidth）带宽是低噪声放大器的另一个重要参数，它描述了放大器能够处理的频率范围。
通常情况下，带宽越宽，放大器就可以处理更广泛的信号频率，这对于多种应用场景都至关重要。
在设计低噪声放大器时，需要平衡考虑增益和带宽之间的关系。
四、输出误差（Output Error）低噪声放大器的输出误差描述了输出信号与输入信号之间的失真程度。
对于一些对信号精度要求较高的应用，如医疗设备、科学仪器等，输出误差是需要特别关注的参数。
设计低噪声放大器时，需要尽量减小输出误差，以确保输出信号的准确性和稳定性。
五、输入/输出阻抗（Input/Output Impedance）输入/输出阻抗是描述低噪声放大器输入端和输出端与外部环境之间的匹配程度。
当输入/输出阻抗匹配较好时，可以最大限度地传输信号，减小信号反射和失真。
在设计低噪声放大器时，需要充分考虑输入/输出阻抗的匹配性。
低噪声放大器的核心参数包括输入噪声系数、增益、带宽、输出误差、输入/输出阻抗等。
低噪放的主要技术指标
低噪放的主要技术指标低噪放是一种广泛应用于电子设备中的放大器，其主要作用是将微弱信号放大到足够的水平，以便于后续处理。
在实际应用中，低噪放的性能指标对于整个系统的性能至关重要。
本文将从放大器的增益、噪声系数、带宽等方面，对低噪放的主要技术指标进行详细介绍。
一、增益增益是低噪放的最基本性能指标之一，它表示了放大器输出信号与输入信号之间的比例关系。
在低噪放中，增益通常用分贝（dB）表示，即输出信号功率与输入信号功率的比值。
增益的大小直接影响到放大器的放大效果，因此在设计低噪放时，需要根据具体应用场景来确定增益的大小。
二、噪声系数噪声系数是低噪放的另一个重要性能指标，它表示了放大器输出信号中噪声功率与输入信号功率之比。
在实际应用中，噪声系数越小，说明放大器的噪声水平越低，对于微弱信号的放大效果越好。
因此，低噪放的设计中，噪声系数是一个非常重要的指标。
三、带宽带宽是低噪放的另一个重要性能指标，它表示了放大器能够放大的频率范围。
在实际应用中，带宽越宽，说明放大器能够放大的频率范围越广，对于信号的放大效果越好。
因此，在设计低噪放时，需要根据具体应用场景来确定带宽的大小。
四、稳定性稳定性是低噪放的另一个重要性能指标，它表示了放大器在不同工作条件下的输出稳定性。
在实际应用中，放大器的稳定性越好，说明其输出信号的稳定性越高，对于信号的放大效果越好。
因此，在设计低噪放时，需要考虑其稳定性，以确保其在不同工作条件下都能够保持良好的性能。
综上所述，低噪放的主要技术指标包括增益、噪声系数、带宽和稳定性等方面。
在实际应用中，需要根据具体应用场景来确定这些指标的大小，以确保低噪放能够在不同的工作条件下都能够保持良好的性能。
低噪声放大器(LNA)
(4)
进一步分析显示，产生给定 Fi 的 ΓS 位于一个圆周上，该圆的圆心和半径分别为 CF
i
Γ opt = ------------1 + Ni
(5a) (5b)
(5)
1 - N i2 + N i ( 1 – Γ opt 2 ) r F = ------------i 1 + Ni
射频集成电路设计基础 > 低噪声放大器 (LNA) > 二端口网络的噪声系数
(8)
• 匹配条件下的噪声系数
上图所示共源放大器的主要噪声源分别为
2 = 4 kT γ g » MOS 管沟道热噪声 i d d 0 ⋅ ∆f 2 = 4 kTR ⋅ ∆f » 电感 Lg 的串联寄生电阻 Rl 的热噪声 v rl l 2 = 4 kTR ⋅ ∆f » MOS 管栅极多晶硅电阻 Rg 的热噪声 v rg g
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那么噪声系数可以写成
4 r n Γ S – Γ opt F = F min + --------------------------------------------------( 1 – Γ S 2 ) ⋅ 1 + Γ opt 2
2 in ,S
2 vn 2 in
YS
Source
Noiseless Network
Two-port Network
定义
Y S = G S + jB S , Y c = G c + jB c ,
2 2 2 vn iu in ,S - , G u = -------------- , G S = -------------R n = -------------4 kT ∆f 4 kT ∆f 4 kT ∆f
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。
低噪声放大器
低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)广泛应用于射电天文、卫星接收、雷达通信等收信机灵敏度要求较高的领域，主要作用是放大所接收的微弱信号、降低噪声、使系统解调出所需的信息数据。
而噪声系数(Noise Figure，NF)作为其一项重要的技术指标直接反映整个系统的灵敏度，所以LNA设计对整个系统的性能至关重要。
1 GPS接收机低噪声放大器的设计设计的LNA主要指标为：工作频率为1 520～1 600 MHz；噪声系数NF<O．50 dB；增益G>16．0 dB；输入驻波比<2；输出驻波比<1．5。
1．1 器件选择选择合适的器件，考虑到噪声系数较低、增益较高，所以选择PHEMT GaAsFET低噪声晶体管。
在设计低噪声放大器前，首先要建立晶体管的小信号模型，一般公司都会提供具有现成模型的放大器件。
这里选择Agilent公司的生产的ATF-54143。
1．52～1．60 GHz频带内，设计反τ型匹配网络，该匹配网络由集总元件电感、电容构成。
选择电感时，要选择高Q电感。
为了在模拟仿真中能够与实际情况相符合，选用Murata公司的电感和电容模型。
这里选用贴片电感型号为LQWl8，贴片电容型号为GRMl8，电感LQWl8在1．6 GHz典型Q值为80。
1．2 直流偏置在设计低噪声放大器中，设计直流偏置的目标是选择合适的静态工作点，静态点的好坏直接影响电路的噪声、增益和线性度。
由电阻组成的简单偏置网络可以为ATF-54143提供合适的静态工作点，但温度性较差。
可用有源偏置网络弥补温度性差的缺点，但有源偏置网络会使电路尺寸增加，加大了电路板排版的难度以及增加了功率消耗。
在设计实际电路中，要根据具体情况选择有源偏置网络，或是电阻偏置网络。
就文中的LNA而言，考虑到结构和成本，这里选择电阻无源偏置网络。
采用Agilenl的ATF54143，根据该公司给出的datasheet 指标，设计Vds=3．8 V、Ids=ll mA偏置工作点。
低噪放的主要技术指标
低噪放的主要技术指标
低噪放是一种关键的电路组件，用于放大电信号并尽可能减少噪音。
以下是低噪放的主要技术指标：
1. 噪音指标：低噪放的一个重要指标是噪声系数（Noise Figure，NF）。
噪声系数越低，表示低噪放的性能越好，噪音越少。
通常，低
噪放的噪声系数在1到10分贝之间。
2. 带宽：低噪放的带宽指的是其工作频率范围，即它能够放大
的信号频率范围。
带宽越宽，信号的变化越快，反之亦然。
3. 增益：低噪放的增益指的是信号经过放大后的电压或电流增
大的倍数。
增益越高，放大效果越好，但可能会导致更多的噪音。
4. 稳定性：低噪放的稳定性指的是它对环境变化的响应能力，
例如温度变化、电源电压的波动等。
低噪放应该具有良好的稳定性，以确保其性能不受环境的影响而变化。
5. 输入/输出阻抗：低噪放的输入和输出阻抗指的是信号进入和离开低噪放时的电阻。
输入和输出阻抗应该尽可能地接近50欧姆，
以最大化信号传输效率。
总之，低噪放的主要技术指标包括噪声系数、带宽、增益、稳定性和输入/输出阻抗。
这些指标决定了低噪放的性能和适用范围。
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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
射频通信电路
描述晶体管的两种模型 1. 物理模型——等效电路模型 特点：模型中的每个参数均对应一定的物理意义 适用的频率范围较宽
举例：混合
2. 网络模型
型模型
特点：把晶体管视为一个双端口黑盒子，分析其端口参数 适用于特定频率、线性参数 举例：S参数 注意：应用不同的模型，分析设计低噪放的方法不同
射频通信电路
多级线性网络级联的噪声系数
多级线性网络级联总噪声系数
F2 1 F3 1 F F1 GP1 GP1GP 2
Te 2 Te3 Te Te1 GP1 GP1GP 2
结论：
1. 系统前级、特别是第一级的噪声系数对系统影响最大 2. 增大第一级的增益可以减少后级对系统噪声系数的影响
噪声系数NF 增益Gain IIP3 Input VSWR Output VSWR 隔 离
射频通信电路
低噪放（LNA）指标分析
（1）低功耗——移动通信的必然要求
rbe
低电源电压
小的静态电流——跨导
gm
rbb ' (1 ) VT I CQ
gm 小
（2）工作频率——取决于晶体管的特征频率 fT
射频通信电路
第五章
低噪声放大器
射频通信电路
特点:
噪声越小越好
1.位于接收机的最前端
要求有适当的稳定的增益 小信号线性放大器 线性动态范围大 增益自动控制 功率最大 传输 噪声系 数最小
2.接收的信号很微弱且变化
3.通过传输线直接和天线或天线滤波器相连 —匹配 4.应具有选频功能，抑制带外和镜象频率干扰 本章内容（1）. 低噪声放大器的性能指标 （2）. 低噪声放大器的设计 （3）.复习晶体管的电路模型
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
本章重点——用晶体管的混合 型模型分析、设计低噪放； 用S参数分析、设计低噪放。
射频路
5.1 低噪声放大器指标
低噪放（LNA）——高频、小信号、线性、选频放大器
指标 电源电压 电源电流 频 率 0.5μm GaAs FET 3.0V 4.0mA 1.9GHZ 2.8dB 18.1dB －11.1dBm 1.5 3.1 21dB 0.8μm Si Bipolar 1.9V 2.0mA 1.9GHZ 2.8dB 9.5dB －3dBm 1.2 1.4 21dB
信号源内阻
匹配 宽带放大、 增加噪声、
b. 共栅组态
d. 源级电感 负反馈改变 输入阻抗 窄带放大、噪 声性能较好
增加噪声
功耗较大
射频通信电路
（7）线性范围 衡量指标：三阶互调截点IIP3、增益1dB压缩点 注意： （1）线性范围和器件有关 （2）线性范围和电路有关 （3）输入端的阻抗匹配也会影响放大器的线性范围 （8）隔离度和稳定性 增大LNA的反向隔离可以减少本振信 号从混频器向天线的泄漏程度。
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:共射
F 1 rbb ' g R r 1 1 m S 1 bb ' Rs 2 g m RS 2 Rs 2 g m RS
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