正确选择低噪声放大器(LNA)

关键字：低噪声放大器LNA ATF-551M4负反馈放大器WiMAX又称为802.16无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。

因其能提供高速的数据业务以及对3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。

低噪声放大器是接收机的重要组成部分，它对降低接收链路的噪声系数(NF)，提高整个接收机的灵敏度起着至关重要的作用。

由于它位于接收机的最前端，所以要求它具有很小的噪声系数。

为了抑制后级元件对噪声系数的影响，又要求它具有合适的增益。

为了满足2.5GHZ WiMAX应用，要求该低噪声放大器在工作频段2.49～2.69GHz内能有>14dB的增益，<1dB的噪声系数。

为了降低接收机成本，该低噪声放大器基于低廉的FR4板材，并采用Avago的一款E-PHEMT(增强型伪高电子迁移率晶体管)ATF-551M4设计，ATF-551M4价格较ATF-54143更为便宜，同时ATF-551M4具有更低的漏级偏置电流，能够有效降低接收机功耗。

输入匹配电路设计为了满足系统设计要求的噪声系数，增益，同时获得好的线性度，选取该器件沟道电流(Ids)为30mA，漏极到源极电压为3V，根据ATF-551M4的datasheet3，该E-pHEMT晶体管具有如下典型值：2.5GHz S11=0.690∠-131.0°，3.0GHz S11=0.668∠-146.0°，2.4GHz F min= 0.45 F opt=0.33∠54°R n/50=0.09。

3.0GHz F min= 0.52 F opt=0.26∠79°R n/50=0.09。

可以看出最佳输入匹配点S11*与最小噪声匹配点F opt相差比较远，所以我们不可能同时获得较好的噪声系数和输入回损。

实际上，由于LNA离天线比较近，为了保证天线口良好的驻波比，我们对低噪声放大器的输入回损要求比较高，因此，需将低噪声放大器的输入匹配到最佳匹配点S11*。

低噪声放大器核心参数低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是一种用于增加信号幅度而又尽量减小噪声的放大器。

在无线通信、雷达、卫星通信和其他接收系统中，低噪声放大器起到了至关重要的作用。

为了设计出性能优越的低噪声放大器，需要对其核心参数有深入的了解。

在本文中，我们将详细介绍低噪声放大器的核心参数，并对其进行分析和讨论。

1. 噪声指标低噪声放大器最为重要的参数之一就是噪声指标。

噪声指标通常用于描述放大器在增益条件下的噪声性能。

常见的噪声指标包括噪声系数（Noise Figure，NF）、噪声温度（Noise Temperature，Tn）、噪声系数与增益的乘积（Gain Bandwidth Product，GBP）等。

噪声系数是描述放大器引入信号噪声的指标，一般以分贝（dB）为单位，数值越小代表噪声性能越好。

而噪声温度描述了放大器引入的噪声相当于理想传输线路引入的噪声温度，单位为开尔文（K）。

噪声系数与增益的乘积则是评价放大器噪声性能的综合指标。

2. 增益增益是低噪声放大器的另一个核心参数。

增益表示放大器输出信号与输入信号的幅度比值，通常用分贝（dB）表示。

增益越大意味着放大器输出信号的幅度增加的越多，但也需要注意，在增益增大的同时可能会伴随着噪声的增加。

低噪声放大器需要在保证足够增益的前提下尽量减小噪声。

3. 带宽低噪声放大器的带宽也是一个重要参数。

带宽指的是在放大器工作范围内的频率范围，通常用赫兹（Hz）表示。

低噪声放大器需要具有足够的带宽，以确保对输入信号的覆盖范围足够广，同时也需要避免出现频率失真等问题。

4. 饱和输入功率饱和输入功率也是低噪声放大器的重要参数之一。

饱和输入功率指的是在放大器输出的信号出现压制之前，输入信号的功率大小。

通常用分贝毫瓦（dBm）来表示。

饱和输入功率越大，意味着放大器能够承受更大的输入信号功率而不至于出现失真等问题。

5. 稳定性低噪声放大器的稳定性也是一个重要的核心参数。

低噪声放⼤器（LNA）和噪声系数（Noise Figure）
继续往后边翻译边看这边书。

中间讲了很多我觉得没啥⽤的东西，有的是跟Linux有关的，我就跳过了。

下⾯是RTL-SDR IMPROVEMENTS AND MODIFICATIONS 部分。

第⼀个内容便是LNA：LOW NOISE AMPLIFICATION。

我们装置中的放⼤器在正常应⽤时已经是⾜够低噪声的了。

尽管如此，存在着⼀种第三⽅的外部装置——LNA，即低噪声放⼤器。

LNA和普通放⼤器有什么区别呢？这⾥就引出了噪声系数（Noise Figure）的概念，这是⼀个衡量放⼤器本⾝噪声⽔平的物理量，以分贝（dB）为单位。

RTL-SDR中的放⼤器的噪声系数⼩于4.5dB，这样的放⼤器可能会产⽣削弱信号本⾝的噪⾳，因此在某些场合低噪声放⼤器就格外有⽤，它们的噪声系数⼩于1dB，也就是说在放⼤信号时，其⾃⾝最多产⽣1dB的噪⾳。

在放置LNA时，我们应该将它放的离天线尽可能的近。

如果我的翻译没错的话，它的主要⽬的是放⼤由于长距离传输⽽减弱的信号，同时减少由于同轴电缆传输⽽产⽣的噪⾳。

LNA也不是通吃任何环境的，⽐如在⾼频（HF）下，环境噪声太强，它的效果和普通放⼤器相⽐就不那么好了，（这⾥我猜测是因为环境噪声太强，放⼤器⾃⾝的噪声系数是4.5还是1 相⽐于环境噪声都可以忽略因此区别不⼤）。

这时候我们需要⽤到针对某些特殊情况的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。

lna kp参数一、什么是LNA？LNA（Low Noise Amplifier）是一种低噪声放大器，用于增加信号的强度，同时尽可能地减小噪声的影响。

在无线通信系统中，LNA通常用于接收天线信号，并将其放大到合适的水平，以便后续的处理。

二、LNA的作用LNA在无线通信系统中起到至关重要的作用。

它主要有以下几个作用：1.增益：LNA能够增加信号的强度，使得信号能够被后续的电路正确处理。

在无线通信中，信号强度往往非常微弱，需要经过放大才能被有效地处理。

2.降噪声：LNA能够减小系统中的噪声影响，提高信号的质量。

噪声是无线通信系统中的一大挑战，它会降低信号的信噪比，影响通信质量。

通过使用低噪声放大器，可以有效地降低系统中的噪声水平。

3.阻抗匹配：LNA能够实现天线与后续电路之间的阻抗匹配，提高信号的传输效率。

在无线通信系统中，天线与后续电路之间的阻抗匹配非常重要，它能够最大限度地将信号传输到后续电路中，避免信号的反射和损耗。

三、LNA的关键参数在设计和选择LNA时，有几个关键参数需要考虑：1. 增益增益是LNA最重要的参数之一，它表示LNA放大信号的能力。

增益通常以分贝（dB）为单位来表示。

在选择LNA时，需要根据具体的应用需求来确定所需的增益水平。

2. 噪声系数噪声系数是衡量LNA噪声性能的重要指标。

它表示LNA对输入信号添加的噪声水平。

噪声系数以分贝（dB）为单位来表示，数值越小表示噪声性能越好。

3. 输入和输出阻抗输入和输出阻抗是LNA的另外两个重要参数。

输入阻抗表示LNA对输入信号的阻抗要求，输出阻抗表示LNA对后续电路的阻抗要求。

阻抗匹配是确保信号传输效率的关键因素。

4. 带宽LNA的带宽表示LNA能够放大的信号频率范围。

带宽越宽，LNA能够处理的信号范围就越广。

在选择LNA时，需要根据具体应用的频率范围来确定所需的带宽。

四、LNA KP参数在设计和选择LNA时，KP参数是需要考虑的重要指标。

优化噪声系数的低噪声放大器(L N A)匹配技术摘要：RF放大器是一个放大微弱信号、以便接收器进一步处理的有源网络。

接收放大器位于整个系统的RF与IF电路之间，理想的放大器只增大所要求的信号幅度，不会增加任何失真和噪声。

但放大器实际上会在理想信号中增加噪声和失真。

在接收链路中，位于天线后面的第一级放大器贡献了大部分的系统噪声。

在噪声网络之前增加增益，有助于降低该网络的噪声输出。

放大器噪声系数为了分析电路噪声的影响，必须建立一个噪声电路模型—无噪声的电路加上外部噪声源。

对于一个带有内部噪声源的双端口网络(图1a)，这些噪声源的作用可以通过分别串联在输入输出端的外部噪声电压源V n1和V n2来表示(图1b)。

如同内部噪声，这些噪声源在电路端产生相同的噪声电压。

V n1和V n2分别由方程1和2计算，通过其Z参数，表述图1b中噪声分离的双端口网络：和：方程1和2表明，V n1和V n2大小取决于噪声双端口网络的开路测量值。

当输入和输出端开路时(I1 = I2 = 0)，它们遵循这些方程(方程3和4)：和：换言之，V n1和V n2等于对应的开路电压。

图1. 一个噪声双端口网络(a)可以模型化为一个无噪声双端口网络(b)加外部电压噪声源V n1和V n2。

另一种表示噪声双端口网络的模型如图2所示，外部噪声源是电流噪声I n1和I n2。

方程5和6表述噪声分离的双端口网络：和：图2中，I n1和I n2大小取决于噪声双端口网络的短路测量值，如方程7和8所示：图2. 一个噪声双端口网络也可以表示为一个无噪声双端口网络加外部电流噪声源I n1和I n2。

和：除了图1b和2所示这些方法外，其它表示方法都可以从一个噪声双端口网络推导出来。

一个便于噪声分析的表示方法是将噪声源放在网络输入端(图3)。

图3. 同样，一个噪声双端口网络还可以表示为一个无噪声双端口网络加输入端上的外部噪声源V n和I n。

由ABCD参数表述图3中噪声分离的双端口网络，如方程9和10所示：和：方程9和10表明，不可能采用开路和短路测量方式简单地评估图3中的V n和I n。

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。

优化噪声系数的低噪声放大器(L N A)匹配技术摘要：RF放大器是一个放大微弱信号、以便接收器进一步处理的有源网络。

接收放大器位于整个系统的RF与IF电路之间，理想的放大器只增大所要求的信号幅度，不会增加任何失真和噪声。

但放大器实际上会在理想信号中增加噪声和失真。

在接收链路中，位于天线后面的第一级放大器贡献了大部分的系统噪声。

在噪声网络之前增加增益，有助于降低该网络的噪声输出。

放大器噪声系数为了分析电路噪声的影响，必须建立一个噪声电路模型—无噪声的电路加上外部噪声源。

对于一个带有内部噪声源的双端口网络(图1a)，这些噪声源的作用可以通过分别串联在输入输出端的外部噪声电压源V n1和V n2来表示(图1b)。

如同内部噪声，这些噪声源在电路端产生相同的噪声电压。

V n1和V n2分别由方程1和2计算，通过其Z参数，表述图1b中噪声分离的双端口网络：和：方程1和2表明，V n1和V n2大小取决于噪声双端口网络的开路测量值。

当输入和输出端开路时(I1 = I2 = 0)，它们遵循这些方程(方程3和4)：和：换言之，V n1和V n2等于对应的开路电压。

图1. 一个噪声双端口网络(a)可以模型化为一个无噪声双端口网络(b)加外部电压噪声源V n1和V n2。

另一种表示噪声双端口网络的模型如图2所示，外部噪声源是电流噪声I n1和I n2。

方程5和6表述噪声分离的双端口网络：和：图2中，I n1和I n2大小取决于噪声双端口网络的短路测量值，如方程7和8所示：图2. 一个噪声双端口网络也可以表示为一个无噪声双端口网络加外部电流噪声源I n1和I n2。

和：除了图1b和2所示这些方法外，其它表示方法都可以从一个噪声双端口网络推导出来。

一个便于噪声分析的表示方法是将噪声源放在网络输入端(图3)。

图3. 同样，一个噪声双端口网络还可以表示为一个无噪声双端口网络加输入端上的外部噪声源V n和I n。

由ABCD参数表述图3中噪声分离的双端口网络，如方程9和10所示：和：方程9和10表明，不可能采用开路和短路测量方式简单地评估图3中的V n和I n。

低噪声放大器使用注意事项低噪声放大器（Low Noise Amplifier，简称LNA）是一种在信号处理系统中广泛使用的电子器件，可将弱信号放大到足够的水平以进行后续处理。

在使用低噪声放大器时，有一些注意事项需要遵守，以确保其正常工作和性能稳定。

选择合适的低噪声放大器是至关重要的。

不同的应用场景和信号特性需要不同类型的低噪声放大器。

要根据实际需求选择合适的增益、带宽和噪声系数等参数。

同时，要确保所选的低噪声放大器与其他系统组件相兼容，以避免出现不匹配或不稳定的情况。

在使用低噪声放大器时，要注意其供电电源的稳定性。

供电电源的稳定性对低噪声放大器的性能有着重要影响。

应选择稳定性好的电源，并采取适当的电源滤波和去耦措施，以确保供电电源的纹波和噪声水平较低，不会对低噪声放大器的工作产生不利影响。

低噪声放大器本身应放置在适当的环境中。

应尽量避免将低噪声放大器放置在高温、高湿度或有较强电磁干扰的环境中，以免影响其性能和寿命。

同时，在布线时要注意与其他信号线的距离，避免干扰。

如果需要，在低噪声放大器周围可以采取屏蔽措施，以减少外部干扰对其的影响。

在使用低噪声放大器时，要避免过载和过压。

过载可能导致低噪声放大器的输出失真，甚至损坏器件。

因此，要根据其最大输入功率和饱和输出功率等参数，确保输入信号的幅度在合理范围内。

同时，要注意输入信号的频率范围，确保不会超过低噪声放大器的工作频率范围。

低噪声放大器在使用过程中应注意防静电措施。

静电可能导致器件损坏或性能下降。

在处理和安装低噪声放大器时，应使用静电防护设备，并遵循相关的操作规程，避免静电对器件的影响。

定期检测和维护低噪声放大器也是非常重要的。

定期检查低噪声放大器的工作状态，包括输入输出功率、增益、噪声系数等参数，以及温度和电源稳定性等。

如果发现异常情况，应及时采取相应的措施进行维修或更换。

使用低噪声放大器时需要注意选择合适的器件、维持稳定的供电、合理布置环境、避免过载和过压、防止静电等。

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。

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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。