高增益低噪声放大器(LNA)的设计
高增益GPS LNA放大器_1
高增益GPS LNA放大器高增益GPS LNA放大器Avago Technologies(安华高科技)宣布，推出低噪声放大器(LNA, Low Noise Amplifier)系列的最新产品，一款适合GPS、不需执照工业、科学和医疗(ISM, Industrial, Scientific and Medical)用频段以及WiMax 应用，具备可变电流和关机功能的高增益低噪声放大器。
Avago紧凑的MGA-231T6提供有超低噪声指数和高线性，有助于大幅度改善GPS 接收器的灵敏度，这款低噪声放大器的目标市场为带GPS功能移动电话、娱乐和导航用GPS接收器和GPS天线产品。
Avago是为通信、工业和消费类等应用领域提供模拟接口零组件的领导厂商。
采用 2.0mm x 1.3mm x 0.4mm紧凑型封装供货，Avago的MGA-231T6只需4到5颗外部匹配元器件，有效节省所需的印刷电路板空间和设计中使用的器件数，帮助设计工程师开发出具备更多功能并且更加紧凑，满足消费者日益增高需求的新一代GPS应用。
MGA-231T6低噪声放大器使用Avago特有的GaAs增强模式pHEMT 工艺技术达到高增益和超低噪声指数，同时噪声指数的分布也经过严密控制，并提供有CMOS电平兼容的关机控制引脚，可以启动或关闭放大器和进行电流调整。
低噪声指数和高增益搭配上低功耗使得MGA-231T6非常适合关键的低功耗GPS或电池电量较低情况等应用。
功能特点‧典型1.0dB超低噪声指数‧典型17.1dB高增益‧高IIP3和IP1dB‧低外加器件数‧<0.4μA低关机电流‧CMOS电平兼容关机控制引脚‧电源电压可低达1.8V‧可通过单一外加电阻或电压进行电流调整‧采用Pb-Free环保无铅设计并符合RoHS标准要求产品供货情形Avago具备可变电流和关机功能的MGA-231T6高增益GPS低噪声放大器目前已经可以通过Avago的直接销售渠道和全球分销网络提供样片并正式批量供货。
lna的原理
lna的原理低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）是无线通信系统中重要的组成部分，其主要作用是对信号进行放大并尽量减小噪声的引入。
LNA被广泛应用于无线电、卫星通信、雷达等各种通信领域。
一、LNA的基本原理LNA的主要目标是在信号放大的同时增加尽量少的噪声。
要实现这一目标，LNA需要具备以下几个基本原理：1. 高增益：LNA需要提供足够的放大系数来放大输入信号，使其达到合适的水平，以便后续电路对信号进行处理。
通常，LNA的增益应能够弥补信号在接收链路中的损耗。
2. 低噪声：噪声是无线通信系统的主要限制因素之一，LNA的设计需要减小在信号放大过程中引入的噪声。
较低的噪声系数可以提高整个通信系统的性能，使得系统能够实现更远的通信距离或更高的数据传输速率。
3. 宽带：LNA需要能够放大一定范围内的信号频率，以满足通信系统在不同频段的工作需求。
同时，在带宽设计上需要尽量避免引入不必要的失真和非线性效应。
4. 高线性度：LNA需要具备较高的线性度，以避免在信号放大过程中引入非线性失真。
在某些高动态范围的应用中，如接收GPS信号，线性度要求尤为严格，以保证接收到的信号准确无误。
二、LNA的工作原理LNA的工作原理主要涉及到放大器的设计和增益调节。
在放大器的设计过程中，可以选用不同的拓扑结构和器件，如晶体管、场效应管等，以满足不同应用场景的需求。
1. 输入匹配：为了最大程度地将信号能量传递到放大器的负载，LNA的输入端需要与前一级电路（如天线）进行匹配。
匹配的目的是使信号源的输出阻抗与放大器的输入阻抗相等，以减小信号的反射损耗。
2. 带通滤波：为了抑制掉带外噪声和干扰信号，LNA通常会通过使用带通滤波器来选择感兴趣的频率范围。
带通滤波可以削弱或消除在放大器输入端引入的干扰信号，提高系统的抗干扰性能。
3. 增益控制：为了使LNA能够适应不同的信号强度和环境变化，可以在LNA中引入增益控制电路。
《LNA的设计》课件
LNA在雷达领域的应用
LNA在卫星领域的应用
LNA在雷达系统中用于信号强 化和噪声降低，提高雷达性能。
LNA在卫星通信系统中用于接 收地面信号和提高卫星信号的 传输质量。
总结
LNA的优缺点
LNA的优点是提高信号质量和 系统性能，但也存在功耗和 成本等方面的限制。
放大器的种类
• 共源放大器 • 共栅放大器 • 共基放大器
传输线
• 微带线 • 同轴线 • 传输线的参
数设计
滤波器
• 带通滤波器 • 带阻滤波器 • 陷波器
稳定器
• 负反馈稳定器 • 栅压源稳定器 • 射极电流源
稳定器
放大器的设计
1
放大器的基本原理
放大器是一种电子设备，可以将弱信
LNA的放大器种类
Hale Waihona Puke 2 传输线的特点不同类型的传输线具有 不同的特性阻抗、传输 速率和损耗等特点。
3 传输线的参数设计
根据应用要求，选择合 适的传输线参数，如长 度、电缆类型和尺寸。
滤波器的设计
1
滤波器的种类
带通滤波器、带阻滤波器和陷波器是常用的滤波器类型。
2
滤波器的原理
滤波器通过选择性地通过或阻断特定频率的信号，实现对信号频谱的调整。
3
LNA中的滤波器
滤波器在LNA中的作用是去除不需要的信号干扰，提高系统性能和抗干扰能力。
稳定器的设计
1
稳定器的作用
稳定器的作用是保持放大器的工作状
稳定器的原理
2
态稳定，提高系统的稳定性和可靠性。
稳定器通过反馈控制或参考电压源等
方法，控制放大器的偏置点和工作参
低噪声放大器的设计
一种900MHz频段低噪声放大器设计方法及测试结果本文介绍一种低噪声放大器的设计方法，对初学者可能有一定的借鉴作用。
关键词： LNA：低噪声放大器 IL：插入损耗ACPR：邻道功率比值 IM3：三阶交调EESOF\TOUCHSTN：八十年代流行的HP公司的小型微波软件一、任务的来源:受外单位的委托，要求设计一种低噪声放大器，具体要求如下：1.频率范围：820-960MHz2.增益：G≥45dB3.噪声系数：Nf≤1.54.带内平坦度：≤±0.2dB5.线性功率：P-1≥15dBm6.电调衰减：Att= 31dB (5bit)二、设计框架:1.放大器级数的考虑：由于常见器件有效实际增益为11～17dB，故此，3-4级方可满足增益要求。
经对比分析我们确定了以下方案：第一级：A TF10136 Nf=0.4dB G=13.5dB OIP3=18dBm第二级：MSA1105 Nf=4.1dB G=10.5 dB OIP3=25dBm第三级：SGA6586 Nf=2.6dB G=23.8dB OIP3=33dBm在第二级与第三级之间插入数字电调衰减器，其数字电调衰减器的最小IL为1.8dB，所以，总增益约为46dB。
2.噪声系数的计算：一个放大器的噪声系数主要取决于第一、二级放大管的Nf及Gain，见以下公式：NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn-1)/(G1G2…Gn-1) 式中：NFn为第n级器件的噪声系数Gn-1为第n-1级器件的增益基于产品批量生产的一致性考虑，经HP的EESOF\TOUCHSTN编程计算，将第一级FET优化设计成:Nf=0.85dB Gain=13.5dB，经以上公式计算得出噪声系数理论值为1.1dB，满足指标要求。
3.线性功率考虑：线性功率小，交调指标差，它将最终影响功放的ACPR 值和IM3；但是，过分地要求加大P-1，将增加电流消耗，降低了设备的可靠度，同时提高了造价，综合考虑诸多因素，SGA6586比较合适。
低噪声放大器(LNA)仿真与设计ADS.ppt
20.03.2019
三、低噪声放大器基础知识
（3）噪声系数 放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信 号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量 的变坏程度。级联网络中，越靠前端的元件对整个噪 声系数的影响越大，在接收前端：必须做低噪声设计。 放大器的设计要远离不稳定区。噪声的好坏主要取决 于器件和电路设计。 （4）动态范围 放大器的线性工作范围。最小输入功率为接收灵 敏度，最大输入功率是引起1dB 压缩的功率。
与源阻抗无关，与负载阻抗有关 ; 资用功率增益：二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比，源 端和负载端均共扼匹配，与源阻抗有关，与负载阻抗无关。它表示放 大器增益的最大潜力; 转换功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端的资用功率之比， 与两端阻抗都有关。
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三、低噪声放大器基础知识
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三、低噪声放大器基础知识
1.3 放大器常用元器件
1.两端负阻的二极管器件
变容二极管 ：参量放大
隧道二极管：隧道效应 耿氏二极管：转移电子 碰撞雪崩渡越时间二极管：雪崩渡越时间 特点：应用于放大器电路的早期器件，制造比较容易、便宜，
但是两端口器件实现增益的相关电路价格确比较昂贵，且稳定 性较差，调试工作困难。
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一、电路噪声的定义与分析
1.2 噪声的分类
内部噪声，在没有施加外部电流的情况下所能够观察到的噪声： 电阻的热噪声 额外噪声，只有施加外部电流的情况下才能够观察到的噪声： 1/f噪声 散粒噪声 外部噪声， 环境噪声 外部电子干扰噪声
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一、电路噪声的定义与分析
1.3 热噪声的定义
导体中的噪声功率表示为： P k T f k T B （1） n 其中K为波尔兹曼常数，T是绝对温度用K表示，
利用ADS设计低噪声放大器LNA
利用ADS 设计LNA低噪声放大器设计的依据和步骤：•满足规定的技术指标噪声系数（或噪声温度）；功率增益；增益平坦度；工作频带；动态范围输入、输出为标准微带线，其特征阻抗均为50Ω步骤：• 放大器级数（对于我们，为了便于设计和学习，通常选择一级） • 晶体管选择 • 电路拓扑结构 • 电路初步设计•用CAD 软件进行设计、优化、仿真模拟一、低噪声放大器的主要技术指标1．LNA 的噪声系数和噪声温度 放大器的噪声系数NF 可定义如下outout in in N S N S NF //=式中，NF 为微波部件的噪声系数；S in ，N in 分别为输入端的信号功率和噪声功率； S out ，N out 分别为输出端的信号功率和噪声功率。
噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。
通常，噪声系数用分贝数表示，此时)lg(10)(NF dB NF =放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度T e 来表达。
噪声温度T e 与噪声系数NF 的关系是)1(0-⋅=NF T T e 式中，T 0为环境温度，通常取为293K 。
2．LNA 的功率增益、相关增益与增益平坦度微波放大器功率增益有多种定义，比如资用增益、实际增益、共扼增益、单向化增益等。
对于实际的低噪音放大器，功率增益通常是指信源和负载都是50Ω标准阻抗情况下实功率增益的大小还会影响整机噪声系数，下面给出简化的多级放大器噪声系数表达式： (112)13121+-+-+=G G N G N N N f f f f其中：f N －放大器整机噪声系数；321f f f N N N ，，－分别为第1，2，3级的噪声系数；21G G ，－分别为第1，2级功率增益。
从上面的讨论可以知道，当前级增益G 1和G 2足够大的时候，整机的噪声系数接近第一级的噪声系数。
因此多级放大器第一级噪音系数大小起决定作用。
作为成品微波低噪音放大器的功率增益，一般是20－50dB 范围。
基于ADS的低噪放大器设计
基于ADS的低噪放大器设计低噪放大器(LNA)是无线通信系统和射频电路中非常重要的组成部分，其主要功能是接收到的微弱信号进行放大并降低噪声水平。
在LNA设计中，使用高度集成的射频集成电路技术(ASIC)来实现高性能的LNA是相对常见的方法之一、本文将基于ADS软件进行低噪放大器的设计。
在ADS软件中，设计LNA的第一步是选择适当的放大器结构。
常见的放大器结构包括共源放大器、共栅放大器和共源共栅放大器等。
在选择放大器结构时，需要根据电路的噪声要求、增益要求和频率范围来决定。
在本文中，我们将选择共源放大器结构进行LNA的设计。
第二步是进行器件的建模和参数选择。
在ADS软件中，我们可以使用S参数模型或者使用器件的原理模型来进行建模。
对于MOSFET器件，我们可以使用BSIM3或者BSIM4模型。
在选择模型时，需要考虑器件的性能和仿真的准确性。
此外，还需要选择合适的器件尺寸和电流偏置点，以满足低噪声和高增益的要求。
第三步是进行射频传输线的设计和匹配网络的设计。
在LNA的输入端，通常需要使用一个传输线来实现输入的匹配。
在ADS软件中，我们可以使用Smith图或者阻抗匹配工具来设计和优化传输线。
另外，在输出端也需要进行匹配网络的设计，以实现合适的阻抗匹配。
在设计匹配网络时，可以使用传统的L型、π型或者香蕉型网络，也可以使用阻抗变换器来实现匹配。
第四步是进行直流偏置电路的设计。
在共源放大器中，需要使用直流偏置电路来提供适当的电流偏置点。
直流偏置电路的设计通常包括电流源和电流镜。
在ADS软件中，我们可以使用电流源和电流镜元件来设计直流偏置电路。
根据仿真结果，可以调整电流源和电流镜的尺寸和电流偏置点，以满足设计的要求。
第五步是进行电路的仿真和性能评估。
在ADS软件中，可以使用S参数仿真、噪声仿真和交流仿真来评估LNA的性能。
通过调整各个元件的参数，可以得到合适的增益、噪声系数和带宽等性能指标。
在设计中，需要注意平衡增益和噪声系数的关系，以及增益、带宽和稳定性的平衡。
LNA设计的技术指标：工作频率825MHz—835MHz；噪声
LNA设计的技术指标：工作频率825 MHz — 835 MHz；噪声系数<1.8 dB；关键器件选择ATF-54143 是一款高增益、宽动态范围、低噪声的E-PHEMT（增强模式伪形态高电子迁移率晶体管），只需要一个正的电压偏置，器件体积小，电路集成度高，特别适用于450 MHz — 6 GHz 频段的通信系统。
而且根据器件性能，在漏电流IDS为60 mA时能得到最高的三阶截取点（IP3）和最低噪声系数（NF），在漏电压VDS为3 V 时，有较高的增益。
LNA 电路的设计通常，在设计LNA 时主要考虑低噪声系数（NF），足够的增益和绝对稳定性，但在实际应用中，高截取点、供电电压和低电流损耗也需要考虑。
直流偏置电路的设计首先，以ATF-54143 的栅极电压VDS 作为扫描参数对元件的静态工作点（漏极电流IDS 和漏极电压VDS）进行仿真。
图2 和图3 分别为仿真图和电路原理图。
再根据选定的VDS（3 V），IDS（60 mA），VGS（0.56 V）, 用公式（1）（2）（3）计算各偏置电阻值。
式中，IBB=2 mA是设定流经R1 和R2 电阻分压网络的电流，Vdd=5 V 是供电电压，经计算得出各偏置电阻值：R1=280 Ω，R2=1220 Ω，网R3=33 Ω。
稳定电路的设计电路不稳定主要由3 个原因产生：晶体管内部的反馈回路，由外部电路产生的在晶体管外部的反馈支路，以及通带外的多余的增益。
绝对稳定意味着对于任何源端和负载端的阻抗，电路都不会出现不稳定的情况，通常可以由Rollett稳定因子来表示。
绝对稳定的条件是：稳定电路的设计电路不稳定主要由3 个原因产生：晶体管内部的反馈回路，由外部电路产生的在晶体管外部的反馈支路，以及通带外的多余的增益。
绝对稳定意味着对于任何源端和负载端的阻抗，电路都不会出现不稳定的情况，通常可以由Rollett稳定因子来表示。
绝对稳定的条件是：改进方法之一是可以在晶体管的源端对地加上一小段微带线，相当于电感性元件的负反馈，可以改善输入回波损耗和低频稳定度，提高线性度；同时在放大电路的输出端可以加上π型阻性衰减器，对改善稳定性也很有效。
lna的运算法则
lna的运算法则LNA（low-noise amplifier）是一种低噪音放大器，广泛应用于无线通信系统中。
它的主要作用是增加输入信号的强度，并减小噪音的影响，提高整个系统的性能。
在设计和应用LNA时，有一些重要的运算法则需要遵循，以确保其正常工作和性能优化。
本文将详细介绍LNA的运算法则，并分析其背后的原理和应用。
首先，LNA的运算法则之一是最大增益与最低噪音系数的折中。
在设计LNA时，可以通过增加放大器的增益来提高整个系统的灵敏度，但增加增益会相应地增加噪音功率。
因此，需要在最大增益和最低噪音系数之间进行折中，以满足特定的应用需求。
这意味着在设计LNA时，需要根据具体的系统要求和性能指标来确定合适的增益和噪音系数。
其次，LNA的运算法则之二是输入输出匹配。
在LNA中，输入输出端口的匹配非常重要，可以减小噪音系数，提高信号的传输效率。
因此，在设计LNA时，需要对输入输出端口进行匹配调整，以使其能够最大程度地适应输入和输出信号的频率和阻抗。
通常使用S参数（散射参数）来描述输入输出端口的匹配程度，并通过匹配网络来实现匹配。
第三，LNA的运算法则之三是稳定性分析和补偿。
在高频放大器设计中，稳定性是一个重要的考虑因素。
稳定性的分析和补偿可以确保LNA在整个工作频率范围内的稳定性和可靠性。
在设计LNA时，需要对系统中的正反馈回路进行分析，避免产生震荡现象。
同时，还需要采取一些补偿措施，如添加衰减器、变压器或瞬态稳定电路，以提高稳定性。
除了上述运算法则外，LNA还需要考虑功耗和性价比。
功耗是影响LNA性能和工作时间的重要因素。
设计人员需要在满足性能需求的基础上，尽量降低功耗，以延长系统的工作时间。
性价比是指在设计和应用LNA时，需要考虑成本和性能之间的平衡。
在选择和购买LNA时，除了关注其性能指标外，还需要考虑价格和可靠性等因素。
综上所述，LNA的运算法则包括最大增益与最低噪音系数的折中、输入输出匹配、稳定性分析和补偿、功耗和性价比等。
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。
lna设计实例 -回复
lna设计实例-回复【LNA设计实例】：追求更好的射频性能引言：低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）在射频电路中起着重要的作用。
它被广泛应用于无线通信系统、雷达、卫星通信等领域，用于增强信号的弱小能量，并降低系统的噪声水平。
在本篇文章中，我们将以LNA 设计实例为主题，一步一步回答关于LNA的设计、优化和性能提升的问题。
1. LNA的设计要考虑哪些关键因素？在设计LNA时，我们需要考虑以下几个关键因素：1.1 增益：LNA的主要功能之一是增加信号的强度。
因此，设计中要兼顾合适的增益以满足系统对信号增强的要求。
1.2 噪声系数：LNA作为信号增强器，其自身的噪声也会对系统性能产生影响。
因此，设计过程中要尽量降低LNA的噪声系数，以提高整个系统的信噪比。
1.3 稳定性：LNA的稳定性对于整个系统的工作至关重要。
设计中需要考虑稳定因子，确保LNA在不同工作条件下都能保持合适的增益和噪声水平。
1.4 可靠性：LNA在实际应用中需要经受各种环境和工作条件的考验。
因此，设计中要考虑LNA的可靠性，选择合适的元件和工艺，以提高其使用寿命和可靠性。
2. 如何优化LNA的增益？在LNA的设计中，我们可以采取多种优化方法以提高增益：2.1 使用合适的放大器拓扑结构：常见的LNA拓扑结构有共源和共栅，它们有着不同的增益表现。
选择合适的放大器结构，可以提高增益效果。
2.2 合理选择工作状态：通过调整LNA的偏置电流和电压等参数，可以改变放大器的工作状态，从而获得更高的增益。
2.3 优化匹配电路：在LNA的输入端和输出端添加合适的匹配网络，可以提高信号的传输效率，进而提高增益。
3. 如何降低LNA的噪声系数？在LNA设计中，降低噪声系数是提高系统性能的关键一步。
以下是几种常见的降低噪声系数的方法：3.1 选择低噪声元件：选择具有低噪声特性的放大管和电阻等元件，可以降低LNA的噪声系数。
3.2 优化输入电路：在LNA输入端加入合适的匹配电路，可以改善输入阻抗匹配，减小噪声系数。
lna射频放大电路设计
lna射频放大电路设计LNA射频放大电路设计一、介绍LNA（低噪声放大器）是射频（Radio Frequency，RF）电路中常见的一个模块，用于将微弱的射频信号放大，同时尽可能地降低噪声。
在无线通信系统中，LNA的性能直接影响到整个系统的灵敏度和动态范围，因此在设计和优化LNA射频放大电路时，需要充分考虑各种因素，并进行合适的设计和优化。
二、LNA射频放大电路的基本结构LNA射频放大电路的基本结构通常包括放大器、匹配网络、偏置电路和电源电路。
其中，放大器是整个LNA电路的核心部分，负责将输入的微弱射频信号放大到合适的幅度。
匹配网络用于调整放大器的输入和输出阻抗，以实现最大功率传递和最佳性能。
偏置电路则用于提供合适的工作电流和电压，保证放大器能够正常工作。
电源电路则用于提供稳定的直流电源，保证整个LNA电路的稳定性和可靠性。
三、LNA射频放大电路的设计步骤1. 确定设计规格：根据具体的应用需求，确定LNA电路的增益、带宽、噪声系数等性能指标。
同时考虑电源电压、工作频率和尺寸等限制条件，为后续设计提供准确的参考。
2. 选择放大器类型：根据设计规格和应用要求，选择合适的放大器类型。
常见的放大器类型包括共源放大器、共栅放大器、共基放大器等。
根据不同的放大器类型，各自有不同的特点和适用场景，需要根据具体需求进行选择。
3. 匹配网络设计：根据放大器的输入阻抗和输出阻抗，设计合适的匹配网络，以实现最佳的功率传递和性能表现。
匹配网络的设计通常需要使用阻抗转换器、电容和电感等元件，通过优化元件参数和布局方式，实现最佳匹配效果。
4. 偏置电路设计：根据放大器的工作条件，设计合适的偏置电路，保证放大器能够正常工作。
偏置电路通常包括直流偏置电阻、电容和稳压电路等，通过选择合适的元件参数和电源电压，实现工作电流和电压的稳定。
5. 电源电路设计：根据整个LNA电路的功耗和电源需求，设计合适的电源电路。
电源电路通常包括滤波器、稳压电路和功率放大器等，通过保证电源电压的稳定性和可靠性，提供稳定的工作条件给整个LNA电路。
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
lna设计指南
低噪声放大器设计指南1．低噪声放大器在通讯系统中的作用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，这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求，我们知道，系统接收灵敏度的计算公式如下： S m in = -174+ NF+10㏒BW+S/N (1)由上式可见，在各种特定（带宽、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 ，而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。
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． 低噪声放大器的主要技术指标：2．1 噪声系数NF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 F min 为晶体管最小噪声系数，是由放大器的管子本身决定的， Γopt 、Rn 和Γs 分别为获得 F min 时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。
对多级放大器而言，其噪声系数的计算为：NF=NF 1+(NF 2-1)/G 1+(NF 3-1)/G 1G 2+…… （4） 其中NF n 为第n 级放大器的噪声系数，G n 为第n 级放大器的增益。
在某些噪声系数要求非常高的系统，由于噪声系数很小，用噪声系数表示很不方便，常常用噪声温度来表示，噪声温度与噪声系数的换算关系为：T e = T 0 ( NF – 1 ) （5）其中T e 为放大器的噪声温度，T 0 =2900 K ，NF 为放大器的噪声系数。
NF(dB) = 10LgNF （6）2． 2 放大器增益G ：放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值：G=P out / P in （7） 从式（4）中可见，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。
ADS设计低噪声放大器LNA
ADS设计低噪声放大器LNA低噪声放大器（LNA）是无线通信系统中的一种关键元件，它起到增益和降低接收信号噪声的作用。
在LNA设计中，主要目标是实现高增益和低噪声系数，以提高系统灵敏度和性能。
本文将介绍LNA的基本原理和设计过程。
LNA的基本原理是利用放大器的特性放大输入信号，并在尽可能少的增加噪声的情况下提高信号质量。
其主要性能指标包括增益、噪声系数、带宽和输入输出阻抗等。
在设计LNA之前，首先需要确定设计参数，包括频率范围、增益、噪声系数和输入输出阻抗等。
其中，频率范围由所应用的无线通信系统确定，增益和噪声系数根据系统要求确定，输入输出阻抗由系统匹配要求决定。
LNA的一种常用设计方法是利用CMOS工艺。
CMOSLNA设计中的一个关键问题是电流源的选择，它直接影响增益和噪声系数。
在设计过程中，需要平衡增益和噪声系数之间的矛盾，选择适当的电流源类型和参数。
另一种常见的LNA设计方法是利用混频器技术，即将输入信号与本地振荡信号混合，从而将所需放大的频率转换到中频。
混频器技术可以有效地降低输入信号频率，减少噪声和非线性影响。
在LNA设计中，信号和噪声之间的平衡是一个关键问题。
在选择放大器类型和参数时，需要考虑信号和噪声功率比的最佳平衡点，以实现最佳性能。
另外，LNA的输入输出匹配也是设计过程中的一个重要问题。
输入输出阻抗的匹配可以最大限度地提高信号传输效率，并减少信号反射和损耗。
在LNA设计中，还需要考虑电源噪声的影响。
电源噪声可以通过适当选择电源滤波和稳压器来减小。
最后，LNA设计的最终目标是实现高增益和低噪声系数。
在设计过程中，可以采用一些优化技术来提高LNA性能，例如使用负反馈技术、优化器件尺寸和电流源参数等。
总结起来，设计低噪声放大器LNA需要考虑多个因素，包括频率范围、增益、噪声系数和输入输出阻抗等。
在设计过程中，需要平衡增益和噪声系数，选择适当的放大器类型和参数，并考虑输入输出匹配和电源噪声等因素。
高增益低噪声放大器(LNA)的设计资料
本科生毕业设计[论文] 高增益低噪声放大器（LNA）的设计院系专业班级姓名学号指导教师2017年1月13日华中科技大学IC课程设计（论文）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：2017 年 1 月13 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：2017 年 1 月13 日导师签名：2017 年 1 月13 日摘要低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）作为整个射频接收系统第一级，直接影响着整个系统的性能。
它的主要功能就是将从天线接收到的微弱信号进行放大，同时将其输出给后级的混频器，在这个过程中LNA引入信号中的噪声非常低，对信号进行初步的降噪处理，如果信号在通过LNA时引入的噪声较大或者没有将信号放大，那么其后的射频模块将无法对有用信号进行处理。
所以应用中的低噪声放大器必须具有最佳的噪声系数（NF），具有良好的线性度且对信号有一定的放大功能。
基于以上的研究背景，本文设计了一款高增益宽带低噪声放大器，详细的介绍了它的设计过程。
文章首先对宽带低噪声放大器进行了简单介绍，包括它的研究背景及国内外发展现状，接着介绍了在设计低噪声放大器中我们要注意的几个主要的参数，包括噪声、功率增益、输入匹配、线性度和S参数。
最后详细的介绍了我们的电路设计过程，包括一级和二级电路的选择以及其中一些工艺参数的设计，并给出了仿真结果，供大家分析和讨论。
InAs-AlSb HEMTs器件研究及LNA电路设计
InAs-AlSb HEMTs器件探究及LNA电路设计InAs/AlSb HEMTs器件探究及LNA电路设计引言：随着信息技术的飞速进步，高频通信系统和雷达系统对高性能低噪声放大器（Low Noise Amplifier, LNA）的需求越来越高。
该类放大器常用于增强微弱信号，并降低噪声干扰。
在探究LNA的过程中，InAs/AlSb高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistors, HEMTs）成为了一种备受关注的探究对象。
本文将介绍InAs/AlSb HEMTs器件的探究以及在LNA电路设计中的应用。
一、InAs/AlSb HEMTs器件探究InAs/AlSb HEMTs是一种基于半导体纳米结构材料的高频器件，能够实现较高的电子迁移率和较低的噪声系数。
这种器件的结构由InAs衬底和AlSb上部的电子库仑层组成，通过将二者之间施加适当的电压，可以实现电子的二维气体在材料界面周边的流淌。
这种结构在高频通信领域具有广泛的应用前景。
在InAs/AlSb HEMTs器件探究中，晶体生长和表面制备是分外关键的环节。
晶体生长过程中，通过分子束外延等技术，可以获得高质量的InAs和AlSb薄膜。
表面制备过程中，通常接受化学溶液法和物理刻蚀法等方法，以尽可能减小表面毁伤。
此外，还可以利用纳米技术制备纳米结构，进一步提高器件的性能。
二、LNA电路设计LNA电路设计的核心是实现高增益和低噪声系数。
在InAs/AlSb HEMTs器件中，高电子迁移率和低噪声特性使其成为一种抱负的LNA放大器器件。
在LNA电路设计过程中，需要思量以下几个关键因素：1. 输入匹配网络：通过设计适当的输入匹配网络，实现电路与信号源之间的阻抗匹配，最大限度地提取微弱信号。
2. 反馈网络：反馈网络能够提高LNA的稳定性和放大倍数。
接受合适的反馈电路可以减小器件的噪声系数。
3. 偏置电路：InAs/AlSb HEMTs工作在较高的电源电压下，因此需要设计能够稳定工作的偏置电路。
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本科生毕业设计[论文] 高增益低噪声放大器（LNA）的设计院系专业班级姓名学号指导教师2017年1月13日华中科技大学IC课程设计（论文）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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作者签名：2017 年 1 月13 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：2017 年 1 月13 日导师签名：2017 年 1 月13 日摘要低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）作为整个射频接收系统第一级，直接影响着整个系统的性能。
它的主要功能就是将从天线接收到的微弱信号进行放大，同时将其输出给后级的混频器，在这个过程中LNA引入信号中的噪声非常低，对信号进行初步的降噪处理，如果信号在通过LNA时引入的噪声较大或者没有将信号放大，那么其后的射频模块将无法对有用信号进行处理。
所以应用中的低噪声放大器必须具有最佳的噪声系数（NF），具有良好的线性度且对信号有一定的放大功能。
基于以上的研究背景，本文设计了一款高增益宽带低噪声放大器，详细的介绍了它的设计过程。
文章首先对宽带低噪声放大器进行了简单介绍，包括它的研究背景及国内外发展现状，接着介绍了在设计低噪声放大器中我们要注意的几个主要的参数，包括噪声、功率增益、输入匹配、线性度和S参数。
最后详细的介绍了我们的电路设计过程，包括一级和二级电路的选择以及其中一些工艺参数的设计，并给出了仿真结果，供大家分析和讨论。
电路实现采用了TSMC 0.18μm CMOS工艺，设计了一个200M～2GHz的高增益宽带低噪声放大器（LNA），根据题目要求，最终可以实现在工作电压为1.8V，工作电流小于16mA的条件下，噪声系数小于等于3.5Db,功率增益为15dB到20dB，IIP3大于-15dBm,单端输入阻抗达到50Ω，基本上满足了题目的要求。
关键词：宽带低噪声放大器噪声系数功率增益AbstractLow-noise amplifier (LNA), as the first stage of the RF receiving system, directly affects the performance of the whole system. Its main function is to receive from the antenna to the weak signal amplification, while its output to the mixer after the class. In this process, the noise in the LNA-introduced signal is very low and the signal is subjected to a preliminary noise reduction process. If the noise introduced by the LNA is large or the signal is not amplified, the subsequent RF module will not be able to detect the useful signal . Therefore, the application of low noise amplifier must have the best noise figure (NF), with good linearity and the signal has a certain amplification.Based on the above research background, this paper designs a high-gain broadband low-noise amplifier, and introduces its design process in detail. In this paper, we briefly introduce the broadband low noise amplifier, including its background and development at home and abroad. Then we introduce several main parameters in the design of low noise amplifier, including noise, power gain, input matching , Linearity and S-parameters. Finally, the circuit design process is introduced in detail, including the choice of primary and secondary circuits and the design of some of the process parameters, and gives the simulation results for analysis and discussion.A 200MHz ~ 2GHz high gain wideband low noise amplifier (LNA) is designed by TSMC 0.18 CMOS technology. According to the requirements, the noise figure can be achieved under the condition of 1.8V and 16mA working current. Less than or equal to 3.5Db, power gain of 15dB to 20dB, IIP3 greater than-15dBm, single-ended input impedance of 50Ω, basically meet the requirements of the subject.Keywords: wide band Low noise amplifier NF gain目录摘要 (2)关键词： (2)Abstract (3)Keywords: (3)第一章绪论 (5)1.1 课题背景及意义 (5)1.1.1 低噪声放大器的重要性 (5)1.1.2 宽带高增益低噪声放大器的意义 (5)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (7)1.3 论文主要工作 (8)第二章 LNA的主要性能指标 (10)2.1 增益 (10)2.2噪声 (11)2.3 动态范围和线性度 (14)2.4输入阻抗匹配 (16)第三章 LNA电路设计 (17)3.1输入级的设计 (18)3.1.1输入阻抗匹配分析 (18)3.1.2噪声分析 (20)3.2输出级的设计 (23)第四章结论 (25)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (32)第一章绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 低噪声放大器的重要性低噪声放大器是射频接受前端的主要组成部分，它位于接受前段的第一级，直接与天线信号相连。
由于其位于接受前段第一级，所以低噪声放大器在提供一定增益，对信号进行放大的同时，需要尽可能避免引入噪声，还需要具有很好的线性度。
现代无线接收机要求具有非常灵敏的电路，接收机的动态范围和灵敏度很大程度上都取决于低噪声放大器的噪声性能和线性度。
如低噪声放大器噪声系数增大0.5dB，就可能对整个接收机的链路产生很大的影响。
下图是射频接收机的简单的结构示意图，天线接收到的信号通过滤波器后LNA 放大，再被混频器转换到基带，解调完成后，信号输入到模拟数字信号转换器，将模拟信号转换为数字信号，最后数字信号输入到数字信号处理器中。
从图中可见，信号的第一级放大由 LNA完成，因此，LNA的特性决定整个接收机的性能，它对提高信息传输质量、改善接收机的噪声、增大传输距离和改善接收机的灵敏度都有着重要的作用。
图1-1：射频接收机的简单结构图1.1.2 宽带高增益低噪声放大器的意义随着光纤通信、移动通信、卫星通信、电子对抗、微波测量仪器、各种无线局域网等领域向着低成本、小型化、宽频带、低噪声、更高的工作频段等方向发展，对各自的射频收发模块提出了各种新的要求。
其中高频、宽带宽通讯是一个重要的发展方向。
首先，电子侦察是未来信息战的序幕和先导，并贯穿于信息战的全过程。
随着电子对抗技术的不断发展，用于现代电子战中的电子设备如跳频通信、宽带干扰机的频带越来越宽，这就迫切要求研制出宽频带电子侦察接收机，以满足未来战争中电子对抗之需要。
其次，随着计算机网络和全球移动通信的发展，包括笔记本电脑、PDA、计算机外设、移动电话和家用电子产品等便携的数字处理设备已经成为人们日常生活和办公的必需品。
以前这些设备大多依赖电缆连接，使用不便。
实现设备之间可移动、自动互联的无线个人网络技术WPAN呼之欲出。
为此IEEE802.15.3标准应运而生，并已将3.1～5GHz和6～10.6GHz频段作为WPAN的工作频段，特别是3.1～5GHz是现阶段发展的热点。
再次，用于卫星通信、电视转播、数据与图像传输领域的现有射频接收机的性能已经远远不能满足用户高数据量、宽频带的需求，技术升级势在必行。
另外，随着数码时代的逐步推进，一机多用将为人们带来极大的便利。
比如，要求移动通信设备不仅能接收不同系统不同频段的信号，而且还能接入到蓝牙、WLAN或WPAN系统。
用传统的多个窄带射频收发机并联的方式固然可以实现上述应用，但也使成本线性增长。
而宽带射频单元却可以在不增加芯片面积和功耗的前提下，实现较宽频段内的信号全接收，具有极高的性价比。
可见，宽带通讯确实是当今无线通讯技术的一个重要发展方向。
而低噪声放大器(LNA)作为射频接收机的第一级，其性能的好坏直接影响了整个接收系统的性能。
所以，对宽带LNA的研究得到了越来越广泛的重视。
1.2 国内外研究现状及发展趋势关于高增益宽频低噪声放大器（LNA），国内外做了大量研究。