低噪声放大器的应用与发展状况及趋势
降噪音设备总结与展望行业趋势与发展机遇
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降噪音设备总结与展望行业趋势与发展机遇近年来,降噪音设备市场迅速发展,成为了人们越来越关注的领域。
本文分析了降噪音设备的现状,总结了行业的趋势,并展望了未来的发展机遇。
一、降噪音设备的现状降噪音设备是利用先进的技术和装置,将环境中的噪声降低到可接受范围的一类设备。
它们可以广泛应用于工厂、交通运输、建筑工地、办公场所等各个领域,有效地提高了人们的生活质量。
目前,市场上的降噪音设备主要分为主动降噪和被动降噪两种类型。
主动降噪设备通过发射逆相波来消除噪声,被动降噪设备则是利用隔音材料和结构设计来降低噪音传播。
二、降噪音设备行业的趋势1. 技术创新成为主导随着科技的进步,降噪音设备行业不断迎来新的技术创新。
例如,人工智能的应用使得降噪音设备更加智能化和高效化。
同时,传感器技术的进步也为设备的精准控制提供了支持。
2. 绿色环保成为关注焦点在环境保护意识提升的背景下,绿色环保成为了降噪音设备行业的重要发展方向。
新一代的降噪音设备在降低噪声的同时,注重减少能源消耗和对环境的污染,符合可持续发展的要求。
3. 多场景应用逐渐普及随着人们对于生活品质的要求提升,降噪音设备的需求正逐渐扩展到更多的场景。
除了传统的工厂和办公室,家庭、医院、学校等地也开始广泛使用降噪音设备,为人们创造更好的生活环境。
三、降噪音设备未来的发展机遇1. 市场需求持续增长随着城市化进程的加速和人民生活水平的提高,对于环境质量的要求也越来越高。
降噪音设备市场将迎来更多的需求,提供更多的商机和发展空间。
2. 政策扶持推动发展政府对于环境保护的重视程度日益增加,相应的政策也在出台。
降噪音设备行业将受益于政策的扶持,享受更多的财政和税收支持,为行业发展提供了有力保障。
3. 技术进步带来新机遇随着技术的不断进步,降噪音设备行业将迎来更多的机遇。
例如,新材料的研发、噪声传感器的改进等都将为行业的创新和发展带来新的突破。
总结起来,降噪音设备行业正处于快速发展的阶段,面临着巨大的市场机遇。
低噪运放的好处及应用
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低噪运放的好处及应用低噪运放(low noise operational amplifier, LNA)是一种专用放大器,用于放大微弱信号并抑制噪音。
低噪运放具有许多优点和广泛的应用。
在下面的文章中,我将详细介绍低噪运放的好处以及常见的应用。
首先,低噪运放具有较低的电压噪音密度。
电压噪音是指在输出中的随机电压变动,它由器件内部的热噪声以及其他噪声源引起。
低噪运放通过一系列设计和技术手段减小电压噪音的幅度,从而提高信号放大的精确性和准确性。
低噪运放广泛用于需要高信噪比的应用,如放大器、滤波器、传感器接口等。
其次,低噪运放还具有较低的失真和尖顶响应。
失真是指输入信号和输出信号之间的非线性畸变。
尖顶响应是指在输入信号发生变化时,输出信号出现的短暂波动。
低噪运放通过设计和技术手段减小失真和尖顶响应的幅度,从而提高信号放大的准确性和稳定性。
此外,低噪运放还具有较高的共模抑制比(common mode rejection ratio, CMRR)。
共模抑制比是指在共模信号(即同时存在于两个输入端的噪声信号)存在时,输出信号相对于共模信号的抑制程度。
低噪运放通过设计差模放大器和反馈电路来增加共模抑制比,从而抑制共模噪声,提高系统的抗干扰能力。
此外,低噪运放还具有较低的功耗和较高的带宽。
功耗是指器件在正常工作状态下消耗的电能。
由于低噪运放具有低功耗特性,它可以用于要求长时间工作并节能的应用。
带宽是指器件的频率响应范围,即输出信号可以保持精确的范围。
低噪运放通常具有较高的带宽,可以放大较高频率范围的信号,适用于高速数据传输和信号处理。
接下来,我将介绍一些低噪运放的常见应用。
1. 传感器接口:传感器通常产生微弱的信号,在信号处理之前需要进行放大。
低噪运放可以放大传感器信号并抑制噪声,提高信号的可靠性和准确性。
常见的传感器接口应用包括温度传感器、压力传感器、光学传感器等。
2. 仪器放大器:仪器放大器广泛用于测量和测试领域。
降噪音设备总结与展望未来发展方向
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降噪音设备总结与展望未来发展方向在现代社会的城市生活中,噪音已成为一个普遍存在的问题。
不仅给人们的身心健康造成了负面影响,也对环境造成了破坏。
因此,在各行各业中,研发和应用降噪设备已成为一项重要任务。
本文将总结当前降噪音设备的应用现状,并展望其未来发展的方向。
一、降噪技术的应用现状降噪技术的应用已经涉及到许多领域,包括交通、建筑、工业等。
下面将就这些领域进行具体分析。
1. 交通噪音降低在城市交通拥挤的地区,交通噪音是一个严重的问题。
目前,降噪技术已经应用于道路、航空和铁路交通中。
例如,在道路交通方面,设计师可以采用降噪隔离带、降噪屏障等措施来减少噪音的传播。
在航空和铁路交通中,降噪材料的使用可以有效地降低飞机、火车等交通工具产生的噪音。
2. 建筑噪音控制在建筑领域,降噪设备的应用主要集中在噪音控制和隔音方面。
例如,通过采用隔音门窗、隔音墙和隔音板材等措施,可以减少室内外噪音的传递和扩散,提高居住和工作环境的舒适度。
3. 工业噪音治理工业噪音是另一个需要解决的难题。
通过合理的工程设计和使用降噪设备,可以有效地降低工厂和机械运转产生的噪音。
例如,工场可以采用降噪罩、降噪装置等设备,在源头上进行噪音治理。
二、降噪技术的未来发展方向随着科技的不断进步,降噪技术也在不断革新和发展。
未来,降噪设备将在以下几个方面有所突破。
1. 高效降噪材料的开发目前,降噪材料已经广泛应用,但仍然存在一些局限性。
未来的发展方向是研发更高效的降噪材料,以提高降噪效果和减少成本。
例如,利用纳米技术开发新型材料,可以实现更好的隔音效果和更小的体积。
2. 智能化降噪设备的应用随着物联网和人工智能技术的快速发展,智能化降噪设备将成为未来的发展趋势。
这些设备将能够自动感知周围的噪音环境,并根据实时数据进行智能调节。
例如,智能降噪耳机可以根据用户的听觉需求和环境噪音的变化进行实时调节,提供更好的音质和降噪效果。
3. 绿色环保降噪技术的推广在未来的发展中,降噪技术必须与环保理念相结合。
低噪声放大器的应用与发展状况及趋势
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低噪声放大器的应用与发展状况及趋势1 低噪声放大器的应用低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用中一个非常重要的部分,常用于接收系统的前端,在放大信号的同时抑制噪声干扰,提高系统灵敏度。
如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声放大器,在低噪声放大器增益足够大的情况下,就能抑制后级电路的噪声,则整个接收机系统的噪声系数蒋主要取决于放大器的噪声。
如果低噪声放大器的噪声系数降低,接收机系统的噪声系数也会变小,信噪比得到改善,灵敏度大大提高。
由此可见低噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能,对于整个接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。
低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控接受系统等的关键部件。
L、S 波段低噪声放大器一般用于遥测、遥控系统。
在电子对抗、雷达侦察中,由于要接收的信号的频率范围未知,其实频率范围也是要侦察的内容之一,所以要求接收系机的频率足够宽,那么放大器的频率也要求足够宽。
而且,雷达侦察接收的是雷达发射的折射波,是单程接收;而雷达接收的是目标回波,从而使侦察机远在雷达作用距离之外就能提早发现雷达目标。
灵敏度高的接收机侦察距离就远,如高灵敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察,用以监视敌远程导弹的发射,所以,要增高侦察距离,就要提高接收机灵敏度,就要求高性能的低噪声放大器。
在国际卫星通信应用中, 低噪声放大器的主要发展要求是改进性能和降低成本。
由于国际通信量年复一年地迅速增加, 所以必须通过改进低噪声放大器的性能来满足不断增加的通信要求。
因此, 要不懈地不断努力去展宽带低噪声放大器的带宽和降低其噪声温度。
从经济观点出发, 卫星通信整个系统的成本必须减少到能与海底电缆系统相竞争。
降低低噪声放大器的噪声温度是降低卫星通信系统成本的一种最有效的方法, 因为地面站天线的直径可以通过改善噪声温度性能而减小。
另一方面, 在国内卫星通信应用中, 重点放在低噪声放大器的不用维修特性以及低噪声和宽带性能, 因为在这些系统中越来越广泛地采用无人管理的工作方式, 特别在电视接收地面站中更是如此。
低噪声放大器的设计与应用概要
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低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控 接受系统等的关键部件。L、S波段低噪声放大器 一般用于遥测、遥控系统。在电子对抗、雷达侦 察中,由于要接收的信号的频率范围未知,其实 频率范围也是要侦察的内容之一,所以要求接收 机的频率足够宽,那么放大器的频率也要求足够 宽。而且,雷达侦察接收的是雷达发射的折射波, 是单程接收;而雷达接收的是目标回波,从而使 侦察机远在雷达作用距离之外就能提早发现雷达 目标。灵敏度高的接收机侦察距离就远,如高灵 敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察,用 以监视敌远程导弹的发射,所以,要增高侦察距 离,就要提高接收机灵敏度,就要求高性能的低 噪声放大器。
5、图5为限幅运算电路,检波组件的输出直流电 压经R19进入U9A,经过一级放大后再进入U9B进 行比较,通过调整VR1与VR2可调电阻器,可改变 ALC接口的输出直流电压,从而对限幅组件进行 控制。
AL C
5 7 6 L M 22 4 R2 3 1 0K
11
U9 B
VR2 5K R2 2 1K
C2 8 0 . 1u R2 1 1 00 K 1
另一方面, 在国内卫星通信应用中, 重 点放在低噪声放大器的不用维修特性以及 低噪声和宽带性能, 因为在这些系统中越来 越广泛地采用无人管理的工作方式, 特别在 电视接收地面站中更是如此。
发展状况及趋势
在过去的二十几年,低噪声技术有了长远的 发展。在80年代早期,低噪声放大器的噪声性能 已经相当出色了,然而其体积重量都比较大,功 耗也比较大。卫星地面终端对低噪声、重量轻、 低功耗以及高可靠性同时提出了要求,当时的低 噪声放大器还很难同时达到上述要求。1981年法 国Thomson-CSF公司研制成功第一个低噪声 HEMT,在10GHz下,NF为2.3dB,Ga为10.3dB。 在之后的五年里,HEMT已取得了显著的进展,成 为公认的最适于毫米波应用的低噪声器件之一。 目前,用HEMT制作的多级低噪声放大器已广泛用 于卫星接收系统、电子系统及雷达系统。
D波段低噪声放大器(Low Noise Figure, LNA)的国内外发展现状 李力 2012301510038..
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武汉大学题目 D波段低噪声放大器(Low Noise Figure, LNA)的国内外发展现状专业:电子科学与技术学院:物理科学与技术年级:2012级学习形式:全日制.教育学号:2012301510038论文作者:李力论文指导老师:何进指导老师职称:副教授武汉大学继续教育学院全日制完成时间: 2016年 1月 11 日摘要LNA即低噪声放大器,是噪声系数很低的放大器。
一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器(比如手机、电脑或者iPAD里面的WiFi),以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。
因为所有后面的处理都是基于LNA放大后的信号进行的,所以有一个低噪声的模拟放大器是至关重要的。
D波段频率范围为110GHz-170GHz,波长范围2.73-1.76mm,属于毫米波(极高频)级波段。
而毫米波单片集成电路因为其相对于传统混合电路有着可靠性高,重量小,体积小等优点,允许其低成本的大批量生产,而有着显著的优势。
D波段低噪声放大器在雷达、智能弹药、发射器、接收器以及辐射系统等方面有其独特的发展。
在本文中,我们将介绍一些d波段低噪音放大器以及它们在世界上目前的进展。
关键词:LNA D波段低噪声放大器目录摘要 ............................................................................................................................. I II 第1章绪论 (1)1.1本论文的背景和意义 (1)1.2本论文的主要方法和研究进展 (1)1.3本论文的主要内容 (1)第2章低噪声放大器的简介 (2)2.1低噪声放大器 (1)第3章各类D波段低噪声放大器介绍 (3)3.1高性能D波段(118GH Z)低噪声放大器 (3)3.2120GH Z S I G E低噪声放大器和毫米波成像 (4)3.3155GH Z有史以来最高频率固态放大器 (5)3.4180GH Z的低噪声放大器 (7)结论 (8)参考文献 (10)第1章绪论1.1 本论文的背景和意义由于低噪声放大器在各类收发器中起着极其关键的作用,而D波段的低噪声放大器整体发展现状在国内各大学术站点中又少有谈及。
低温低噪声放大器研究及其在移动通信中的应用的开题报告
![低温低噪声放大器研究及其在移动通信中的应用的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/596f901eabea998fcc22bcd126fff705cc175cbe.png)
低温低噪声放大器研究及其在移动通信中的应用的开题报
告
一、研究背景
目前,移动通信技术的迅猛发展已经成为人们生活中必不可少的一部分。
随着通信技术的进步,低噪声放大器已成为新一代无线通信系统中的重要组成部分。
低噪声放大器是一种具有高增益和低噪声系数的电子器件,可用于无线通信、雷达和卫星通信系统中信号的放大和放大器的增益调节。
在当今的移动通信市场,为了提高移动设备的性能和信号的准确性,需要使用低噪声放大器来接收和放大信号,减少噪声和干扰的影响,从而提高通信的质量和可靠性。
但是,随着通信频率的不断提高,低噪声放大器面临着越来越严峻的挑战,如如何解决低温下放大器的噪声问题,如何提高放大器的带宽等。
二、研究目的
本文拟对低温低噪声放大器进行更深入的研究,探讨各种低温低噪声放大器结构和技术的优缺点,分析其在移动通信中的应用。
并在此基础上提出一种新型低温低噪声放大器的设计方案,并通过实验验证其性能和可靠性。
三、研究内容
1. 低噪声放大器的基本原理及分类
2. 低温低噪声放大器的研究现状和发展趋势
3. 低温低噪声放大器及其在移动通信中的应用
4. 新型低温低噪声放大器的设计方案
5. 实验验证和性能分析
四、研究意义
通过深入研究低温低噪声放大器的工作原理、分类和应用等方面,可以更加全面地了解低噪声放大器在移动通信中的重要作用,并探讨其在未来的应用前景。
同时,新型低温低噪声放大器的研究,将为特定频段通信和卫星通信等领域提供更加高性能和可靠的低噪声放大器,促进该领域技术的发展。
低噪音放大电路在《手机信号放大器》中的应用
![低噪音放大电路在《手机信号放大器》中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/b231848a84868762caaed54e.png)
低噪音放大电路在《手机信号放大器》中的应用 由于近年手机信号放大器的大规模使用,在提高信号强度的同时,广大应用人员会发现虽然信号增强了,通讯设备反而越来越不好用了,对网络的干扰也越来越大,通话质量也越来越差,《环球微波》经过研究发现,引起此问题的关键在手机信号放大器的前级(低噪音放大电路的不完善),由于市场提供的手机信号放大器普遍采用的低成本元件,所以在设计电路和选择放大元件的时候都是从经济上考虑,而忽视了因此而引起的不良后果。
电路设计的不合理以及低噪音元件选择的不符合要求,虽然信号增强,但是噪音增加,造成有用信号淹没在噪音当中,使通讯设备的接收灵敏度降低和对网络的干扰而影响了通讯设备的有效使用,广大手机信号放大器提供商发现此问题后没有从根本上解决问题,而是继续增加手机信号放大器的放大倍数和放大功率,从而造成恶性循环,最终导致整个通讯网络的瘫痪。
我们在中国移动网优投诉过程中发现多起由于手机信号放大器的不合理而造成基地台干扰达到7级的事故。
经分析此类设备整机设备噪音系数过大,设备提供商发现噪音系数过大设备不好用就大幅增加设备的增益和功率,从而造成背景噪音又过大。
低噪音放大电路是一类特殊的电子放大电路,主要用于通讯系统中将接收自天线的首级信号放大,以便于后级的电子设备处理。
由于来自天线的信号一般都非常微弱,低噪音放大器一般情况下均位于非常靠近天线的部位,以减小信号通过传输线的损耗。
这种电路主要应用在手机信号放大器,GPS手机等微波系统中。
这是因为同轴电缆在微波频率范围内损耗很大。
正是由于低噪音放大器位于整个接收机紧邻天线的最先一级,它的特性直接影响着整个接收机接受信号的质量(灵敏度)。
为了确保天线接收的信号能够在接收机的最后一级被正确的恢复,一个好的低噪音放大器需要在放大信号的同时产生尽可能低的噪音以及失真。
这两个参数通常使用噪声系数和三阶输入截止点来表现。
输入和输出端的阻抗匹配和噪声匹配是实现高增益和低噪声的关键。
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低噪声放大器的应用与发展状况及趋势1 低噪声放大器的应用低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用中一个非常重要的部分,常用于接收系统的前端,在放大信号的同时抑制噪声干扰,提高系统灵敏度。
如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声放大器,在低噪声放大器增益足够大的情况下,就能抑制后级电路的噪声,则整个接收机系统的噪声系数蒋主要取决于放大器的噪声。
如果低噪声放大器的噪声系数降低,接收机系统的噪声系数也会变小,信噪比得到改善,灵敏度大大提高。
由此可见低噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能,对于整个接收系统技术水平的提高,也起了决定性的作用。
低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控接受系统等的关键部件。
L、S 波段低噪声放大器一般用于遥测、遥控系统。
在电子对抗、雷达侦察中,由于要接收的信号的频率范围未知,其实频率范围也是要侦察的内容之一,所以要求接收系机的频率足够宽,那么放大器的频率也要求足够宽。
而且,雷达侦察接收的是雷达发射的折射波,是单程接收;而雷达接收的是目标回波,从而使侦察机远在雷达作用距离之外就能提早发现雷达目标。
灵敏度高的接收机侦察距离就远,如高灵敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察,用以监视敌远程导弹的发射,所以,要增高侦察距离,就要提高接收机灵敏度,就要求高性能的低噪声放大器。
在国际卫星通信应用中, 低噪声放大器的主要发展要求是改进性能和降低成本。
由于国际通信量年复一年地迅速增加, 所以必须通过改进低噪声放大器的性能来满足不断增加的通信要求。
因此, 要不懈地不断努力去展宽带低噪声放大器的带宽和降低其噪声温度。
从经济观点出发, 卫星通信整个系统的成本必须减少到能与海底电缆系统相竞争。
降低低噪声放大器的噪声温度是降低卫星通信系统成本的一种最有效的方法, 因为地面站天线的直径可以通过改善噪声温度性能而减小。
另一方面, 在国内卫星通信应用中, 重点放在低噪声放大器的不用维修特性以及低噪声和宽带性能, 因为在这些系统中越来越广泛地采用无人管理的工作方式, 特别在电视接收地面站中更是如此。
卫星通信用的低噪声放大器可以分为两种类型——低噪声参量放大器和场效应晶体管低噪声放大器。
这些低噪声放大器用在几个频段内, 包括4GHz, 12GHz和毫米波频段。
宽带低噪声放大器的实现又有很多种类型。
SiGe工艺具有优异的射频性能,更由于其较高的性价比,被广泛应用于移动通信、卫星定位和RFID 等市场;SiGe工艺还可以与常规的数字模拟电路相集成,制造出功能完整的SoC 芯片。
目前采用SiGe材料制作射频集成电路已成为国际上的研究热点。
实现前端的低噪声放大器是最近兴起的超宽带射频通信系统中的挑战之一。
业界一直在追求完全集成的超宽带通信系统SOC,与其他工艺相比,CMOS工艺更易于系统集成,所以人们设计出了许多的CMOS工艺的超宽带低噪声放大器。
4GHz频段是目前卫星通信最通用的频段, 它用于国际卫星通信和国内卫星通信, 包括电视接收地面站。
在这些领域内, 已经研制出了各种各样的低噪声放大器并已得到了应用。
低噪声参量放大器和场效应晶体管低噪声放大器根据其冷却系统可以分为三种类型, 即深致冷型式, 热电致冷型式和非致冷型式。
深致冷低噪声参量放大器在卫星通信的初期得到广泛的使用。
而今天, 除了一些特殊应用以外, 这种型式的参放几乎不象以前那样广泛地使用, 这是因为有维修困难等几方面的原因。
热电致冷和非致冷低噪声参量放大器主要用在国际卫星通信地面站中, 有时也用在国内卫星通信的关键地面站。
由于变容管的改进和泵频的提高, 这些低噪声放大器几乎具有深致冷参放那样的低噪声温度。
场效应晶体管低噪声放大器主要用在国内卫星通信地面站中, 特别是用在电视接收地面站中。
在这些场合,几乎普遍采用热电致冷和非致冷型式。
深致冷型式仅仅用在特殊的场合。
2发展状况及趋势能够放大微波射频信号的元件有很多,速调管和行波管专门用于高功率场合下放大微波射频信号,而且噪声很高;参量放大器可用于低噪声放大,但是带宽较窄;利用半导体材料的雪崩效应工作的雪崩二极管,因为其噪声较大多数用作负载功率放大器;另外,还有隧道二极管、体效应二极管等微波固体器件,但前者承受信号功率小,易于烧毁而应用很少,而后者工作电压低、调频噪声小而多用于振荡器。
量子放大器的噪声系数最好,但是它庞大而且昂贵。
到上世纪四十年代微波晶体管的问世,由于其体积小、重量轻使得其成为微波固体器件的一个重要分支。
到了六十年代中期,由于平面外延工艺的发展,双极晶体管能够应用于微波射频波段。
而且,随着半导体材料和工艺的迅速发展,场效应晶体管紧接着也应用于微波射频频段。
微波晶体管放大器具有宽频带、稳定性好、噪声性能好、动态范围大等优点。
射频低噪声放大器的设计过程是一个多个性能指标参数折中的过程,它的性能参数包括工作频率、功率增益、噪声系数、输入输出匹配、线性度和直流功耗以及稳定性等。
随着CMOS工艺水平的不断提高,设计方法的不断进步,CMOS射频低噪声放大器的性能越来越高。
当然,现代无线通信系统对LNA的要求也越来越高,这必然也推动着人们不断去研究探索出新的性能更完善的LNA。
在低噪声放大器的设计过程中,我们通常都有好几个目标,比如要使噪声尽可能地小,提供足够增益的同时要有足够的线性度,以及要能提供一个稳定的50Ω输入阻抗,当然在便携设备中还有一个要求就是功耗要尽可能地低。
当低噪声放大器前面有一个预选滤波器时,有一个性能好的输入匹配是非常重要的,因为这种滤波器对终端阻抗的质量是非常敏感的。
在设计者头脑中有一个这样的概念后,我们首先考虑的就是能够提供一个稳定的输入阻抗,因此出现了各种输入结构,归纳起来可以分为四种,如图1.1所示。
这里的每一种结构或者以单端形式出现,或者以差分形式出现。
图1.1 几种常见的LNA结构图1.1(a)所示电路,在栅极并联一个匹配电阻(在窄带应用中,为实现调谐还可以在MOSFET栅极并联一个到地的电感),虽然可以实现共轭匹配,但是对放大器的噪声系数影响很大,不适合于要求低噪声系数的场合。
图 1.1(b)所示共栅极电路,它可以在低电压下工作,其输入电阻就是其跨导的倒数,我们可以选择合适的器件尺寸和改变其偏置实现阻抗匹配,它不必外接元件也能够达到50Ω的输入电阻,但是它的噪声性能不好,其理论最小噪声系数为2.2dB,不适合用在对噪声系数要求高的场合。
图 1.1(c)所示电路,它是一个跨阻放大器,在宽带放大器中用的比较多。
图 1.1(d)所示是源极电感负反馈电路,是目前低噪声放大器当中用的最为广泛的一种结构,它通过源极电感来产生输入阻抗的实部,由于它产生的这个实部不是实电阻,因而这种结构的噪声系数比较小。
在过去的二十几年,低噪声技术有了长远的发展。
在80年代早期,低噪声放大器的噪声性能已经相当出色了,然而其体积重量都比较大,功耗也比较大。
卫星地面终端对低噪声、重量轻、低功耗以及高可靠性同时提出了要求,当时的低噪声放大器还很难同时达到上述要求。
随着分子束外延(MBE)和金属有机化合物化学汽相淀积(MOCVD)等晶体生长技术、“能带工程”原理在器件设计中的成功应用,以及电路匹配技术,器件工艺技术的发展,人们开发了许多新型的半导体器件。
除砷化钾场效应晶体管(GaAs FET)外,其佼佼者有高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)。
1981年法国Thomson-CSF公司研制成功第一个低噪声HEMT,在10GHz下,NF为2.3dB,Ga为10.3dB。
在之后的五年里,HEMT已取得了显著的进展,成为公认的最适于毫米波应用的低噪声器件之一。
在60GHz下,用GaAs基的HEMT器件能够达到NF=1.7dB,Ga=7.6dB。
InP-HEMT 在1987年问世之后的几年里,噪声性能已提高到令人惊奇的程度,是目前毫米波高端应用最好的低噪声器件。
在60GHz下,InP-HEMT能够达到NF=0.9dB,Ga =8.6dB。
目前,用HEMT制作的多级低噪声放大器已广泛用于卫星接收系统、电子系统及雷达系统。
微波电路是以微波混合集成电路(MIC)的形式出现的,它是把微波无源元件制作在塑料、陶瓷、蓝宝石等介质基片上.再把微波半导体器件装配(焊接)在基片上。
1989年,由混合微波集成电路技术制成的三阶InP基放大器在60-65GHz 频段内,已达到噪声系数3.0dB,其相关增益为22dB。
三年以后,使用0.1μm InP 基HEMT制成的三阶放大器在60GHz下已达到1.6dB的噪声系数,其相关增益16dB。
高电子迁移率晶体管及异质结双极晶体管的出现和GaAs工艺的成熟,给微波单片集成电路(MMIC)的发展奠定了基础。
在MMIC中,通常由各种器件、集总参数元件和分布参数元件按照一定的电路拓扑排列而构成。
从电路的结构上来看,这和混合微波集成电路有着很多相似的方面,两者既有联系又有区别。
在MMIC中的元件包括有源元件和无源元件两类。
主要是利用MESFET或HEMT作为有源元件。
无源元件除了各种形状的传输线构成的分布参数元件外,一些集总元件也经常使用。
进入90年代,随着晶体材料技术和微细加工技术的发展,毫米波MMIC进入实用化阶段。
MMIC开始主要应用于军用系统,90年代以来,MMIC在商用产品中开拓了广阔的市场。
这主要是商用无线通信市场,如低轨道卫星移动通信、环球定位卫星系统等。
长期以来,射频集成电路实现工艺是以GaAs、SiGe衬底的BiCMOS/Bipolar 工艺处于主导地位,主要是由于他们的高截止频率、高增益以及相对较低的噪声。
但是,由于通信电路的基带处理、数字信号处理通常都采用集成度更高的CMOS 工艺,因此工艺的不兼容性长期以来成为了射频集成电路发展的一个瓶颈。
近年来人们对硅基深亚微米CMOS工艺技术发展作了不懈努力,MOS晶体管的性能得到了显著的提高,例如,MOSFET的截止频率已经达到了150GHz,这使得采用CMOS 工艺实现射频集成电路成为可能。
而且,与传统的射频工艺相比,CMOS工艺有着先天的优势——高集成度(与基带、数字信号处理模块工艺兼容)、低成本。
所以CMOS射频集成电路成为当前的研究热点。
作为射频前端的关键模块的LNA,国内外学者对它作了广泛而深入的研究。
其中Derek K.Shaeffer和Thomas H.Lee对深亚微米下的LNA的噪声性能作了详细研究,他们提供的功耗约束下的噪声优化方法被许多的研究者所采用。
后来P.Aadreani等人提出了功耗约束下噪声和功率同时匹配方法,完善了LNA的噪声优化技术。
近年来线性化技术也是一个研究热点,提高LNA的线性度的方法有经典的导数叠加技术和改进的导数叠加技术,它们主要是利用偏置在不同工作区的晶体管相并联,以抵消他们的三阶非线性分量,从而提高三阶交调点。