东南射频讲义(低噪放1)
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射频前端设计中的低噪声放大器设计原则在射频前端设计中,低噪声放大器是至关重要的组成部分。
在设计低噪声放大器时,需要遵循一些原则以确保放大器的性能达到最佳状态。
首先,要选择合适的器件。
在设计低噪声放大器时,应选择高品质、低噪声的放大器器件。
常用的低噪声放大器器件包括场效应晶体管(FET)和双极晶体管(BJT)。
这些器件的噪声特性直接影响到整个放大器的性能,因此选择适当的器件至关重要。
其次,要注意电路匹配。
在低噪声放大器设计中,电路匹配是十分重要的。
通过进行合适的匹配,可以降低信号与噪声之间的干扰,从而提高放大器的性能。
电路匹配通常通过使用阻抗匹配网络来实现,确保输入与输出之间的阻抗匹配良好。
此外,要注意布局设计。
在低噪声放大器设计中,良好的布局设计可以有效地减少干扰和噪声。
应尽量减少电路路径长度,降低电路中的电感和电容,以减少信号与噪声之间的相互影响。
此外,应注意良好的接地设计,确保信号的良好接地,避免地线回流和干扰。
另外,要进行合适的偏置设计。
在低噪声放大器设计中,正确的偏置设计可以有效地提高放大器的性能。
合适的偏置电流可以提高放大器的线性度和稳定性,从而减少噪声的影响。
应根据所选用的器件类型和工作频率进行合适的偏置设计,以确保放大器性能的优化。
最后,要进行合适的仿真和测试。
在设计低噪声放大器时,应进行充分的仿真和测试,以验证电路设计的正确性和性能。
通过仿真可以提前发现潜在问题并进行调整,从而减少后期调试的时间和成本。
在实际测试中,应使用专业的测试设备和方法进行性能测试,确保放大器的性能达到设计要求。
综上所述,在设计射频前端中的低噪声放大器时,需要遵循一些设计原则,包括选择合适的器件、注意电路匹配、注意布局设计、进行合适的偏置设计以及进行充分的仿真和测试。
通过遵循这些原则,可以设计出性能优异的低噪声放大器,从而提高整个射频前端系统的性能和可靠性。
CMOS射频低噪声放大器噪声理论文献综述摘要低噪声放大器是无线通信射频接收电路中的第一个有源电路。
主要功能是将来自天线的微伏级的电压信号进行小信号放大后传输到下一级电路。
因此,低噪声放大器的特性对射频接收系统的性能起着决定作用。
对低噪声放大器的设计要求一般需要满足以下几个,首先要求足够高的增益来抑制后级电路的噪声对射频接收系统的影响,其次低噪声放大器本身的噪声要低,这是实现整个系统低噪声的根本,第三要有高的线性度以便处理某些大信号,第四是与前后级电路实现阻抗匹配以减少信号的反射。
噪声系数是低噪声放大器最重要的性能指标,本文主要研究低噪声放大器的噪声理论,其中包含了器件噪声和经典二端口的噪声理论,在经典二端口的噪声理论中又分别着重介绍了噪声因子和噪声系数及噪声温度。
关键词:低噪声放大器器件噪声噪声系数噪声温度1.前言低噪声放大器(LNA)是射频接收前端的至关重要的一部分。
它的噪声特性对整个接收系统影响重大。
另外从空间传输到天线的高频信号十分微弱,所以系统的灵敏度受到低噪声放大器自身噪声特性的限制,也就是射频系统能否正确的接收到的需要的信号将其放大并传输给下一级电路会受LNA噪声性能的影响。
所以射频系统中LNA的主要性能指标要求如下:(1)增益。
低噪声放大器作为放大器首先要能够提供足够的增益来放大从天线接收到的微弱信号。
如果LNA的增益不够大则会对后面对信号的处理产生困难。
但是,低噪声放大器的增益也不能过大,如果放大的信号超过了后续电路能够处理的线性范围就会使信号产生失真。
低噪声放大器的增益范围一般在15至20dB 左右。
(2)噪声系数。
低噪声放大器顾名思义需要低的噪声,噪声系数越低越好。
在当今的射频系统中要求整机的噪声系数要低,在高性能的低噪声放大器一般要求噪声系数低于3dB.工作频率也会影响低噪声放大器的噪声系数,随着频率的升高噪声系数也将变大。
另外低噪声放大器的噪声系数不可能达到无限小,因为器件本身存在的噪声限制了噪声的底限。
浅谈射频放大器下的低噪放大器射频放大器射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。
分类及用途射频功率放大器的工作频率很高,但相对频带较窄,射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
射频功率放大器可以按照电流导通角的不同,分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360°,适用于小信号低功率放大,乙类放大器电流的导通角等于180°,丙类放大器电流的导通角则小于180°。
乙类和丙类都适用于大功率工作状态,丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。
射频功率放大器大多工作于丙类,但丙类放大器的电流波形失真太大,只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然接近于正弦波形,失真很小。
技术参数放大器的主要技术指标:(1)频率范围:放大器的工作频率范围是选择器件和电路拓扑设计的前提。
(2)增益:是放大器的基本指标。
按照增益可以确定放大器的级数和器件类型。
G(db)=10log(Pout/Pin)=S21(dB)(3)增益平坦度和回波损耗VSWR《2.0orS11,S22《-10dB(4)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。
NF(dB)=10log[(Si/Ni)/(So/No)]。
射频与通信集成电路设计东南大学射频与光电集成电路研究所李智群Email: zhiqunli@Tel: 83793303-81161概述•通信系统的组成•RFIC设计成为无线通信系统发展的瓶颈•无线通信与RFIC设计2•无线通信系统和技术飞速发展•无线通信发展的理论技术基础–James Maxwell在1864年伦敦英国皇家学会发表的论文中首次提出了电场和磁场通过其所在的空间中交连耦合会导致波传播的设想。
–1887年Heinrich Hertz 实验证实了电磁能量可以通过空间发射和接收。
–1901年Guglielmo Marconi 成功地实现了无线电信号(Radio Signals) 横越大西洋。
–从此无线技术正式诞生。
从1920年的无线电,1930年的TV传输,直到1980年的移动电话和1990年的全球定位系统(GPS)及当今的移动通信和无线局域网(WLAN)。
–射频集成电路(RFIC) 的发展推动了无线通信技术的发展,是当代无线通信的基础。
•RFIC已在世界范围内成为大学、研究院所和通信相关产业研究开发的热点3•频谱的划分–当今最通用的频谱分段法是由电气和电子工程师学会(IEEE)建立的4•调制的原因无线通信中把基带信号变成射频已调信号有两个原因:–为了有效地把信号用电磁波辐射出去•基带信号是低频信号,如话音信号频率为300-3400Hz,波长达1000km,天线长度取1/10波长,对应的天线长度达100km以上,不可能实现。
•为了有效地辐射,发射信号的频率必须是高频,以降低天线的尺寸。
发射机中振荡器产生的高频信号称为载波。
–为了有效地利用频带来传输多路频率范围基本相同的基带信号,可将多路基带信号分别调制到不同频率的载波上,以避免基带信号之间的相互干扰。
•调制方式–用基带信号控制载波的幅度、频率和相位分别对应调幅、调频和调相。
–模拟调制:用模拟信号调制载波–数字调制:用数字信号调制载波6•信道–信道是传输媒介,分为有线和无线两类–有线信道:电线、电缆、光纤、波导–无线信道:自由空间•无线信道中的干扰–多径衰落–邻近频道干扰–多普勒频率、频谱色散–无线移动信道是条件最为恶劣的一种信道–快速发展的无线通信技术正是为了克服无线信道的缺陷,以保证通信的可靠性7RFIC设计成为无线通信系统发展的瓶颈•射频设计工程师应具备较宽的知识面8–RFIC所涉及的相关学科和技术9•RFIC正处于发展阶段–基带部分可以采用成熟的数字集成电路技术•Artisan: Memory generator, Standard Cells, I/O Cells–射频集成电路还处于发展阶段,电感的性能急待提高•Mixed-signal, RF 工艺•EDA工具处于起步阶段–分析和综合的结果只起参考作用•Spice, ADS, Cadence–在射频器件的非线性、时变特性、电路的分布参数、不稳定性等方面缺乏精确的模型,设计是否成功在很大程度上取决于设计师的经验•前仿真•后仿真:版图参数提取,连线R和C提取(不提取L)•低温、高温、Slow、Fast、Typical•集成电路制造(流片)•测试10RF section of a cellphone12•研究内容–射频收发机(Transceiver) 体系结构,频率、功耗、增益、噪声、非线性的总体要求和分配•解决问题–电路模块对系统的影响•目的–合理分配资源,降低系统成本、功耗、体积,满足系统整体性能要求13。