射频电路基础 第四章 噪声与小信号放大器

简单射频电路的噪声系数分析周硕耘引言：在电路设计中，无论是低频模拟电路，还是射频电路中，最终如何得到高质量的承受信号，即得到最大化的SNR，是所有工程师所关心的问题，那么在解决噪声干扰之前，对噪声的量化分析就成为了一个很重要的先行步骤，在模拟电路中，常用信噪比〔SNR〕来描绘，在RF电路中那么引入另一个参量噪声系数〔NF〕进展量化和分析，本文即对噪声系数的概念进展介绍并举例CMOS混频器对噪声系数的计算进展说明关键词：噪声系数CMOS混频器噪声系数的定义在RF电路的噪声分析中，最常用的噪声系数的定义式如下：NF=SNR in/SNR out,当然，也有取对数，dB作为单位的，但他们本身就是一一映射的关系，本质上并没有区别，唯一的好处是，可以简化计算，但是原那么上不加区分。

射频电路的噪声系数分析在分析射频电路的噪声系数之前，首先需要定义几种常见噪声的数学模型：电阻热噪声：S v〔f〕=4KTR=V n2，I n2=4kT/R ；其中V n，I n是等效的均方噪声电压和电流，Sv 是噪声的功率谱密度〔PSD〕，即，对于单纯的电阻，含热噪声的电路可等效如以下图的无噪声电路：，并且满足电阻的串并联规那么。

另外对于有源器件还存在：散粒噪声：In2=2qI闪烁噪声：Vn 2=K/WLCoxf考虑耦合沟道热噪声和散粒噪声的条件下推导简单单平衡有源CMOS混频器的噪声系数，电路如下：晶体管的噪声模型指出：工作在饱和区的MOSFET的电压相关的互相耦合的沟道热噪声和散粒噪声的PSD为In 2=2rqVdsgm〔1+e-qvds/kT〕/(1-e-qvds/kT),V ds 为漏源电压，r为偏置函数，gm为小信号跨导，噪声模型如以下图：该模型为热噪声和散粒噪声的统一模型。

对于该系统的总噪声来说，可以分成各部分加性噪声的共同作用。

对于开关的引入的噪声：将Vds1，Vds2，gm1,gm2代入统一模型,可推导出开关噪声的PSD Sn1=In12〔1/(1+gm1/gm2〕)+In22(1/(1+gm2/gm1)),考虑Id3=Id1+Id2，IO1=Id1-Id2可得到输出分量是引入噪声分量幅度的2倍对于跨导级引入噪声：考虑M3管产生的噪声，其中有多晶栅电阻Rg3和射频输入端源阻抗Rs的热噪声，以及互相耦合沟道的热噪声与散粒噪声统一模型，得到公式：对于负载噪声：S nL =4kT/R L ，RL 为负载噪声等效电阻 混频器本振端口引入噪声：S nLO =4kT 〔R LO +2R g1〕G 2，RLO 为本振输出的噪声底线等效电阻，R g1为M1管的多晶栅电阻综合所有的加性噪声，可得输出噪声公式： I add 2=S nL +S nLO +S n3+S n1+S n2,即所以该系统的噪声系数即为NF=(I 2add /(C 2g m 2))/4kTR s 考虑混频器的频谱搬移，对于超外差接收机，也将镜像频带内的噪声搬移到了中频，相对于零中频接收机，其噪声系数是双边频谱系数的两倍，所以零中频的NF=(I 2add /(C 2g m 2))/8kTR s 总结：在计算混频器的噪声系数的过程当中，计及输出噪声，需要考虑到众多加性噪声的共同作用和影响，用到的噪声模型较多，随着系统复杂性的增加以及准确度的要求，计算难度将随之增大，至于更为复杂的级联级噪声系数的计算，文献也有介绍，但是这里就不作讨论了。

电路基础原理简介电路的小信号模型和放大器设计电路基础原理简介、电路的小信号模型和放大器设计电路是电子技术的基础，也是现代社会中各种电子设备的基本组成部分。

了解电路的基础原理以及掌握电路的小信号模型和放大器设计是电子工程师的基本技能。

本文将简要介绍电路的基础原理，并重点讨论电路的小信号模型和放大器设计。

一、电路基础原理简介电路是由电子元件（例如电阻、电感、电容）和电子器件（例如二极管、晶体管）组成的。

在电路中，电流和电压是最基本的物理量。

欧姆定律指出电流与电压之间的关系为I=V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。

通过欧姆定律，我们能够计算电路中的电流和电压。

二、电路的小信号模型电路的小信号模型是用于描述电路中小信号行为的模型。

在电路工程中，我们通常关注的是电路中微弱的变化，例如输入信号的微小变化引起的输出信号的微小变化。

因此，我们只需要考虑电路在直流工作点附近的小信号行为。

以晶体管为例，晶体管的小信号模型由三个参数描述：输入阻抗Zin、输出阻抗Zout和电流放大倍数β。

输入阻抗描述了输入信号与晶体管之间的阻抗匹配情况；输出阻抗描述了晶体管与负载之间的阻抗匹配情况；电流放大倍数描述了晶体管将输入信号放大多少倍。

三、放大器设计放大器是电子器件，用于将输入信号放大。

它在电子设备中广泛应用，例如音频放大器、射频放大器等。

放大器的设计是电路工程中的重要部分，它涉及到电路的稳定性、频率响应和失真等问题。

放大器设计的首要任务是选择适当的放大器类型。

常见的放大器类型包括共射放大器、共基放大器和共集放大器。

这些放大器类型各有特点，适用于不同的应用场景。

此外，放大器设计还需要考虑电路的稳定性。

电路的稳定性是指在不产生自激或者发散的情况下，电路能够保持所需的功能。

为了提高电路的稳定性，我们需要采取一系列措施，例如增加反馈电路、控制增益等。

最后，放大器设计还需要考虑电路的频率响应和失真。

频率响应描述了放大器在不同频率下的增益情况，失真则描述了输入信号经过放大器后可能引起的波形畸变。

电路基础原理应用射频放大器实现无线信号的增强无线通信已成为现代社会通信领域中不可或缺的一部分。

而在无线通信中，信号的传输和接收是十分关键的环节。

在无线通信中，射频放大器是起到放大接收信号的作用，从而实现信号的增强。

射频放大器是一种特殊的电子放大器，它用于增强射频信号的幅度，从而增强信号的传输能力。

射频放大器通常应用于无线通信、广播、雷达等领域中。

它的主要功能是将低功率的射频信号放大到足够的功率，以便能够在无线电设备中进行传输和接收。

射频放大器的原理十分复杂，主要基于电路基础原理中的放大和滤波。

在射频放大器中，主要使用了放大器电路和滤波器电路。

放大器电路是射频放大器中的核心组件，它能够将输入的信号放大到所需的幅度。

在放大器电路中，常用的放大器有BJT放大器和MOSFET放大器。

BJT放大器是通过控制输入信号的电流变化来实现信号放大的，而MOSFET放大器则是通过控制输入信号的电压变化来实现信号放大的。

这些放大器电路能够将射频信号的幅度进行增强，从而提高信号的传输距离和接收质量。

滤波器电路是射频放大器中的另一个重要组成部分，它能够过滤掉不需要的频率信号，从而提高信号的纯度。

在滤波器电路中，常用的滤波器有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。

低通滤波器主要通过去除高频部分的信号，而高通滤波器则通过去除低频部分的信号。

带通滤波器则是通过选择一个特定的频带来传递特定频率范围的信号。

这些滤波器电路能够将射频信号中的杂散频率进行过滤，提高信号的准确性和稳定性。

除了放大器和滤波器电路外，射频放大器还需要使用适当的电源供电和稳定电源，以确保放大器能够正常工作。

同时，为了保护放大器免受过热和过电压的损坏，需要使用散热装置和过载保护电路。

总之，射频放大器是实现无线信号增强的重要组成部分。

通过电路基础原理中的放大和滤波原理，射频放大器能够将低功率的射频信号放大到适当的功率，提高信号的传输质量和距离。

在实际应用中，人们根据不同的需求和场景，选择合适的放大器电路和滤波器电路，以实现无线信号的最佳性能。

小信号放大和检波电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下编写：在电子工程学中，小信号放大和检波电路是两个非常重要的电路技术。

小信号放大电路被广泛应用于电子设备中，用于放大微弱的信号，使其能够被后续的电路部分处理。

而检波电路则用于将信号转换为可测量或可用于其他用途的形式。

小信号放大电路的作用在于将微弱的信号放大到可以进行后续处理的程度。

对于一些微弱的输入信号，如传感器输出、天线接收到的无线信号等，需要经过放大才能提供足够的幅度和信噪比。

小信号放大电路的基本原理是通过扩大信号的振幅，同时保持信号的形状不发生失真。

常见的小信号放大电路类型包括共射放大器、共基放大器、共集放大器等。

检波电路则用于将信号转换为可以进行测量或其他用途的形式。

在无线通信系统中，检波电路常用于将调制信号解调出来，恢复原始的基带信息。

在音频领域，检波电路常用于音频信号的放大、录制和播放等。

检波电路的基本原理是通过对输入信号进行非线性操作，将其转换为包络信号或直流成分。

常见的检波电路类型包括整流器、解调器和鉴频器等。

小信号放大和检波电路在各个领域都有广泛的应用。

在通信技术中，小信号放大电路在无线传输、射频电路和调制解调等方面起着重要作用。

检波电路则在无线通信、音频处理和数据采集等领域具有重要应用。

随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，对小信号放大和检波电路的研究和应用也将不断深入，为各个领域的发展提供强有力的支持。

文章结构部分的内容应该包含有关整篇文章的结构和内容安排的说明。

可以参考以下内容撰写文章1.2的内容：1.2 文章结构本文主要讨论小信号放大和检波电路的原理、类型及其应用前景。

为了使读者更好地理解文章内容，本文按照以下结构组织：引言部分将首先对文章的主题进行概述，介绍小信号放大和检波电路的基本概念和作用。

然后，详细阐述本文的目的和意义，以引起读者的兴趣和阅读动力。

正文部分分为两个主要部分：小信号放大电路和检波电路。

射频基础知识第⼀部分射频基本概念第⼀章常⽤概念⼀、特性阻抗特征阻抗是微波传输线的固有特性，它等于模式电压与模式电流之⽐。

对于TEM波传输线，特征阻抗⼜等于单位长度分布电抗与导纳之⽐。

⽆耗传输线的特征阻抗为实数，有耗传输线的特征阻抗为复数。

在做射频PCB板设计时，⼀定要考虑匹配问题，考虑信号线的特征阻抗是否等于所连接前后级部件的阻抗。

当不相等时则会产⽣反射，造成失真和功率损失。

反射系数(此处指电压反射系数)可以由下式计算得出：z1⼆、驻波系数驻波系数式衡量负载匹配程度的⼀个指标，它在数值上等于：由反射系数的定义我们知道，反射系数的取值范围是0~1，⽽驻波系数的取值范围是1~正⽆穷⼤。

射频很多接⼝的驻波系数指标规定⼩于1.5。

三、信号的峰值功率解释：很多信号从时域观测并不是恒定包络，⽽是如下⾯图形所⽰。

峰值功率即是指以某种概率出现的尖峰的瞬态功率。

通常概率取为0.1%。

四、功率的dB表⽰射频信号的功率常⽤dBm、dBW表⽰，它与mW、W的换算关系如下：dBm=10logmWdBW=10logW例如信号功率为x W，利⽤dBm表⽰时其⼤⼩为五、噪声噪声是指在信号处理过程中遇到的⽆法确切预测的⼲扰信号（各类点频⼲扰不是算噪声）。

常见的噪声有来⾃外部的天电噪声，汽车的点⽕噪声，来⾃系统内部的热噪声，晶体管等在⼯作时产⽣的散粒噪声，信号与噪声的互调产物。

六、相位噪声相位噪声是⽤来衡量本振等单⾳信号频谱纯度的⼀个指标，在时域表现为信号过零点的抖动。

理想的单⾳信号，在频域应为⼀脉冲，⽽实际的单⾳总有⼀定的频谱宽度，如下页所⽰。

⼀般的本振信号可以认为是随机过程对单⾳调相的过程，因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。

相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中⼼频率多少Hz处，单位带宽内的功率与总信号功率相⽐。

例如晶体的相位噪声可以这样描述：七、噪声系数噪声系数是⽤来衡量射频部件对⼩信号的处理能⼒，通常这样定义：单元输⼊信噪⽐除输出信噪⽐，如下图：对于线性单元，不会产⽣信号与噪声的互调产物及信号的失真，这时噪声系数可以⽤下式表⽰：Pno 表⽰输出噪声功率，Pni 表⽰输⼊噪声功率，G 为单元增益。

射频电路基础噪声与小信号放大器汇报人：xx年xx月xx日CATALOGUE目录•引言•射频电路基础•噪声在射频电路中的影响•小信号放大器在射频电路中的应用•噪声与小信号放大器的优化•实际应用案例分析•总结与展望01引言射频电路是无线通信系统的基础，如移动电话、卫星通信和无线局域网等。

无线通信系统射频电路可以以极高的速度传输大量信息，是现代通信技术的重要支柱。

信息传输射频电路的重要性噪声噪声是指存在于信号中的无规则的杂散信号，会对电路的性能产生不利影响。

小信号放大器小信号放大器用于放大微弱的输入信号，提高信号的信噪比（SNR），从而增加系统的线性动态范围。

噪声与小信号放大器的作用课程目标本课程旨在介绍射频电路基础噪声与小信号放大器的基本概念、分析方法和实际应用。

内容概述本课程将涵盖噪声的来源、分类和建模，以及小信号放大器的电路元件、设计原则和实际应用等。

还将讨论线性与非线性分析方法以及噪声与失真等课题。

课程目标和内容概述02射频电路基础射频电路是一种用于传输、接收和处理射频信号的电子电路。

射频信号是指频率范围在数十兆赫兹到数百吉赫兹之间的电磁波。

射频电路定义射频电路具有高速、宽带和低噪声等特点，广泛应用于通信、雷达、遥控和无线接入等领域。

射频电路特点射频电路定义与特点射频电路的基本元件用于衰减和匹配信号，以及吸收无用信号。

电阻电容电感传输线用于滤波、耦合和去耦，以及控制传输线的阻抗。

用于滤波、扼流和调谐，以及控制传输线的阻抗。

用于传输信号，通常由同轴线、带状线和微带线等构成。

通过调制和解调将信息加载到射频信号上，并在接收端进行解调以恢复原始信息。

射频电路的工作原理信号的调制与解调通过放大器和衰减器对信号进行放大和衰减，以实现信号的传输和处理。

信号的放大与衰减通过滤波器和匹配网络对信号进行滤波和匹配，以控制信号的频谱特性和传输效率。

信号的滤波和匹配03噪声在射频电路中的影响噪声定义噪声是电路中随机变化的电压或电流，由热噪声、散弹噪声、爆米花噪声等多种因素引起。

射频电路设计知识点总结嘿呀！今天咱们来好好唠唠射频电路设计的那些知识点！首先呢，咱们得明白啥是射频电路呀？哎呀呀，简单说就是能处理高频信号的电路啦！这在通信、雷达等领域那可是相当重要呢！1. 射频元件的特性哇！这可是基础中的基础呀！像电阻、电容、电感这些常见元件，在射频领域可就有大不同啦！电阻在高频下会有寄生电感和电容的影响，电容的寄生电感也不能忽视呀！电感的自谐振频率更是关键呢！这要是搞不清楚，设计出来的电路可就容易出问题啦！2. 传输线理论哎呀呀！这可是射频电路的核心理论之一呢！微带线、同轴线、波导，它们的特性和应用都得好好掌握！比如说，微带线的特性阻抗怎么计算？同轴线的损耗咋考虑？这些都要心里有数呀！3. 匹配网络嘿！这可是保证信号传输效率的关键哟！什么是阻抗匹配？为啥要匹配？怎么进行匹配？这里头的学问可不少呢！通过电感电容的组合，或者用变压器，都能实现匹配，但是得选对方法呀！4. 滤波器设计哇塞！滤波器在射频电路里太重要啦！低通、高通、带通、带阻，各种类型的滤波器都有各自的特点和设计方法。

比如说，用集总元件还是分布元件来设计？这得根据频率和性能要求来决定呢！5. 放大器设计哎呀呀！放大器可是增强信号的利器呀！小信号放大器和大信号放大器的设计方法可不一样哟！稳定性、增益、噪声系数，这些指标都得兼顾好呀！6. 混频器嘿！混频器能实现频率变换，这在通信系统里可少不了呢！怎么保证混频器的性能？寄生参数的影响咋处理？这些都得认真研究呀！7. 射频电路的仿真哇！现在有好多仿真软件可以用呢，ADS、HFSS 等等。

通过仿真，可以提前预测电路的性能，少走好多弯路呀！总之呢，射频电路设计可不是一件简单的事儿呀！需要掌握好多知识和技能，不断地学习和实践才行呢！哎呀呀，希望这次的总结能对大家有所帮助呀！。