低噪声放大器-
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1 Gu [(Gc Gs )2 (Bc Bs )2 ]RN Gs
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
当Bs = -Bc= Bopt时，对给定的Gs有
F 1 Gu (Gc Gs )2 RN Gs
为得到最小的F值，令
F
Fmin
RN Gs
[(Gs
Gopt )2
(Bs
Bopt )2 ]
第2章 低噪声放大器 结论：
2020年3月30日星期一
• 为了噪声匹配，噪声源电纳（信号源的电纳）应 等于相关电纳的负值。
Bs = -Bc
• 另外，噪声源电导应满足：
Gs Gopt
Gc2
Gu RN
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
• 受控源
一条支路的电压或电流受本支路以外的其它因素控制时统 称为受控源。
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
• 2.6 已知某LNA的工作带宽为10MHz，NF=3 dB，输入三 阶互调阻断点IIP3=-10 dBm，输出信噪比为12分贝时， 求室温17度的无失真信号动态范围。
第2章 低噪声放大器
《通信电子线路》
(第三版)
顾宝良 编著
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
2．4 低噪声放大器的主要技术指标 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
2．4 低噪声放大器的主要技术指标
■ 例2.4.2 某接收机的前端LNA噪声系数NF=3dB， 输入三阶互调阻断点IIP3 = -20dBm，带宽B = 1MHz。若要求输出信噪比D为12dB，
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
某放大器功率增益为60分贝，带宽1MHz，噪声系数为1 ，信号源与放大器的阻抗匹配，放大器输出电阻为10K欧 ，问在室温17度，输出噪声电压有效值为多少？若噪声系 数为2，有效值又是多少？
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
RN
es2 4kTB
Gu
iu2 4kTB
Gs
is2 4kTB
式中， RN – 网络等效输入噪声电， 阻； Gu – 非相关分量iu电导； Gs – 噪声源电导；
由此，噪声因数可以只用阻抗和导纳项来表示，把 每个导纳Y分解成电导G和电纳B之和：
F 1 Gu | Yc Ys |2 RN Gs
• 例1.5.2： LC并联回路，电感100uH，电感的线阻为10欧
，电容为100皮法，求回路的等效噪声带宽和室温17度时
的输出噪声电压。
+ 输出电压
L C
R
-
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
• 三个放大器，功率增益和噪声系数分别为：A（增益6分 贝，NF是1.7）；B （增益12分贝，NF是2.0）；C （增 益20分贝，NF是4）。现在把三个放大器级联，放大一个 低电平信号，问如何连接才能使噪声系数最小？最小是多 少？
Fra Baidu bibliotekF 0
Gs Bs Bc
并求解Gs得
Gs Gopt
Gc2
Gu RN
在此条件下，该二端网络的噪声因数可达到最小，即
Fmin 1 2RN [Gopt Gc ]
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
二端网络的实际噪声因数可以用下式来表示
2020年3月30日星期一
2．5．2 BJT LNA的匹配
双极型LNA为共射组态且工作在射频段时输入阻抗为
1
Zin rb'b jC b'e
共射LNA放大器的噪声因数为
F 1 rbb' 1 gm RS
RS 2gm RS 2
可以得出最小噪声因数 最佳源阻抗为
Fmin 1
1 2gmrbb'
2020年3月30日星期一
iN = ic + iu
ic = YceN
常数Yc称为相关导纳，它表示eN和iN之间的导纳， Yc = Gc + jBc，Gc为相关电导，Bc为相关电纳。 噪声因数F：
F
is2
iu
(Yc
Ys )eN
2
1
iu2 | Yc
Ys
|2
e
2 N
is2
is2
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
• 2.8 某接收机的噪声带宽为100kHz，NF=3 dB，若1分贝 压缩点的输入功率为-10dBm，输出信噪比为20分贝，求 接收机的线性动态范围。
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
• 例1.5.1: 某电子器件的内阻100欧，负载电阻也100欧，带 宽10KHz，求室温17度的热噪声功率和负载的有效噪声电 压（负载本身的热噪声不计入）。另外，若负载为200欧 呢？
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
-
is
Ys
含噪声的 二端口网络
e-N
-
-
is
Ys
iN
无噪声的 二端口网络
(a)噪声源驱动一个含噪声的二端口网络 (b)等效噪声模型
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
RS(opt)
(1 2gmrbb' )
gm
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
• 戴维南定理（又译为戴维宁定理）又称等效电压源定律， 是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理 。由于早在1853年，亥姆霍兹也提出过本定理，所以又 称亥姆霍兹-戴维南定理。
• 内容：一个含有独立电压源、独立电流源及电阻的线性网 络的两端，就其外部型态而言，在电性上可以用一个独立 电压源V和一个松弛二端网络的串联电阻组合来等效。在 单频交流系统中，此定理不仅只适用于电阻，也适用于广 义的阻抗。
求LNA的无失真动态范围SFDR。
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
2．4 低噪声放大器的主要技术指标
■ 增益及增益控制 • LNA的增益要适当。 • 放大器的增益与晶体管跨导和负载电阻成正比。 • 负载电阻也影响LNA的增益。 • 在现代通信系统中的LNA增益都是可以控制的。
第2章 低噪声放大器 戴维南定理举例：
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
当Bs = -Bc= Bopt时，对给定的Gs有
F 1 Gu (Gc Gs )2 RN Gs
为得到最小的F值，令
F
Fmin
RN Gs
[(Gs
Gopt )2
(Bs
Bopt )2 ]
第2章 低噪声放大器 结论：
2020年3月30日星期一
• 为了噪声匹配，噪声源电纳（信号源的电纳）应 等于相关电纳的负值。
Bs = -Bc
• 另外，噪声源电导应满足：
Gs Gopt
Gc2
Gu RN
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
• 受控源
一条支路的电压或电流受本支路以外的其它因素控制时统 称为受控源。
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
• 2.6 已知某LNA的工作带宽为10MHz，NF=3 dB，输入三 阶互调阻断点IIP3=-10 dBm，输出信噪比为12分贝时， 求室温17度的无失真信号动态范围。
第2章 低噪声放大器
《通信电子线路》
(第三版)
顾宝良 编著
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
2．4 低噪声放大器的主要技术指标 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
2．4 低噪声放大器的主要技术指标
■ 例2.4.2 某接收机的前端LNA噪声系数NF=3dB， 输入三阶互调阻断点IIP3 = -20dBm，带宽B = 1MHz。若要求输出信噪比D为12dB，
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
某放大器功率增益为60分贝，带宽1MHz，噪声系数为1 ，信号源与放大器的阻抗匹配，放大器输出电阻为10K欧 ，问在室温17度，输出噪声电压有效值为多少？若噪声系 数为2，有效值又是多少？
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
RN
es2 4kTB
Gu
iu2 4kTB
Gs
is2 4kTB
式中， RN – 网络等效输入噪声电， 阻； Gu – 非相关分量iu电导； Gs – 噪声源电导；
由此，噪声因数可以只用阻抗和导纳项来表示，把 每个导纳Y分解成电导G和电纳B之和：
F 1 Gu | Yc Ys |2 RN Gs
• 例1.5.2： LC并联回路，电感100uH，电感的线阻为10欧
，电容为100皮法，求回路的等效噪声带宽和室温17度时
的输出噪声电压。
+ 输出电压
L C
R
-
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
• 三个放大器，功率增益和噪声系数分别为：A（增益6分 贝，NF是1.7）；B （增益12分贝，NF是2.0）；C （增 益20分贝，NF是4）。现在把三个放大器级联，放大一个 低电平信号，问如何连接才能使噪声系数最小？最小是多 少？
Fra Baidu bibliotekF 0
Gs Bs Bc
并求解Gs得
Gs Gopt
Gc2
Gu RN
在此条件下，该二端网络的噪声因数可达到最小，即
Fmin 1 2RN [Gopt Gc ]
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
二端网络的实际噪声因数可以用下式来表示
2020年3月30日星期一
2．5．2 BJT LNA的匹配
双极型LNA为共射组态且工作在射频段时输入阻抗为
1
Zin rb'b jC b'e
共射LNA放大器的噪声因数为
F 1 rbb' 1 gm RS
RS 2gm RS 2
可以得出最小噪声因数 最佳源阻抗为
Fmin 1
1 2gmrbb'
2020年3月30日星期一
iN = ic + iu
ic = YceN
常数Yc称为相关导纳，它表示eN和iN之间的导纳， Yc = Gc + jBc，Gc为相关电导，Bc为相关电纳。 噪声因数F：
F
is2
iu
(Yc
Ys )eN
2
1
iu2 | Yc
Ys
|2
e
2 N
is2
is2
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
• 2.8 某接收机的噪声带宽为100kHz，NF=3 dB，若1分贝 压缩点的输入功率为-10dBm，输出信噪比为20分贝，求 接收机的线性动态范围。
第2章 低噪声放大器 习题
2020年3月30日星期一
• 例1.5.1: 某电子器件的内阻100欧，负载电阻也100欧，带 宽10KHz，求室温17度的热噪声功率和负载的有效噪声电 压（负载本身的热噪声不计入）。另外，若负载为200欧 呢？
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
2020年3月30日星期一
-
is
Ys
含噪声的 二端口网络
e-N
-
-
is
Ys
iN
无噪声的 二端口网络
(a)噪声源驱动一个含噪声的二端口网络 (b)等效噪声模型
第2章 低噪声放大器 2．5 低噪声放大器的噪声匹配
2．5．1 双端口网络噪声匹配
RS(opt)
(1 2gmrbb' )
gm
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
• 戴维南定理（又译为戴维宁定理）又称等效电压源定律， 是由法国科学家L·C·戴维南于1883年提出的一个电学定理 。由于早在1853年，亥姆霍兹也提出过本定理，所以又 称亥姆霍兹-戴维南定理。
• 内容：一个含有独立电压源、独立电流源及电阻的线性网 络的两端，就其外部型态而言，在电性上可以用一个独立 电压源V和一个松弛二端网络的串联电阻组合来等效。在 单频交流系统中，此定理不仅只适用于电阻，也适用于广 义的阻抗。
求LNA的无失真动态范围SFDR。
第2章 低噪声放大器
2020年3月30日星期一
2．4 低噪声放大器的主要技术指标
■ 增益及增益控制 • LNA的增益要适当。 • 放大器的增益与晶体管跨导和负载电阻成正比。 • 负载电阻也影响LNA的增益。 • 在现代通信系统中的LNA增益都是可以控制的。
第2章 低噪声放大器 戴维南定理举例：