文档介绍：第1节 低噪声放大器指标
低噪声放大器
低噪声放大器(LNA)是射频接收机前端的主要部分。ﻫﻫ它主要有四个特点。ﻫﻫ1)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。ﻫﻫ2)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。ﻫﻫ3)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。ﻫﻫ4）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。ﻫﻫ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。ﻫﻫ１） 低功耗ﻫﻫLNA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。ﻫﻫ２) 工作频率ﻫﻫ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。ﻫﻫ３）噪声系数ﻫﻫ任何一个线性网络的噪声系数可以表示为:
                                                        (4．１）
ﻫ式中 和 是网络的输入端的等效噪声电压源和等效噪声电流源。ﻫﻫ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:
                       ()
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:
                                                 (4．３）
由此可见两点:ﻫﻫａ． 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。ﻫﻫｂ. 晶体管放大器的噪声与基区体电阻有关,为了降低噪声,在集成电路设计时,可以用增大晶体管的面积来减小基区体电阻,但增大面积会ﻫ加大极间电容。ﻫﻫ４)增益ﻫﻫ低噪声放大器的增益要适中。过大会使下级混频器的输入太大,产生失真。但为了抑制后面各级的噪声对系统的影响,其增益又不能太小。ﻫ放大器的增益首先与管子跨导相关。其次放大器的增益还与负载有关。低噪声放大器是频带放大器,它的选频功能由其负载决定。ﻫﻫ5) 增益控制ﻫ
低噪声放大器的增益最好是可以控制的。在通信电路中,控制增益的方法一般有如下几种:改变放大器的工作点,改变放大器的负反馈量,改变放大器的谐振回路的Ｑ值等。这些改变都是可以通过载波电平检测电路产生自动增益控制电压来实现的。ﻫﻫ6) 输入阻抗匹配
ﻫ低噪声放大器与其信号源的匹配时很重要的。放大器与源的匹配有两种方式:一是以获得噪声