1、 射頻通信電路信息工程學院第五章第五章低噪聲放大器低噪聲放大器 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院特點特點:1.1.位于接收機的位于接收機的最前端最前端噪聲噪聲越小越好越小越好要求有要求有適當適當的的穩定穩定的增益的增益2.2.接收的信號很接收的信號很微弱且變化微弱且變化 小信號線性放大器小信號線性放大器線性動態范圍大線性動態范圍大增益自動控制增益自動控制3.3.通過傳輸線通過傳輸線直接和天線直接和天線或或天線濾波器天線濾波器相連相連 匹配匹配4.4.應具有應具有選頻功能選頻功能，抑制帶外和鏡象頻率干擾，抑制帶外和鏡象頻率干擾本章內容本章內容（1）. 低噪聲放大器的低噪聲放大器的性能指標性能

2、指標 （2）. 低噪聲放大器的低噪聲放大器的設計設計 （3）.復習晶體管的電路模型復習晶體管的電路模型功率最大功率最大傳輸傳輸噪聲系噪聲系數最小數最小 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院231112eeeePPPTTTTGG G32111211PPPFFFFGG G多級線性網絡級聯總噪聲系數多級線性網絡級聯總噪聲系數2. 2. 增大第一級的增益增大第一級的增益可以減少后級對系統噪聲系數的影響可以減少后級對系統噪聲系數的影響1. 1. 系統前級、特別是第一級的噪聲系數系統前級、特別是第一級的噪聲系數對系統影響最大對系統影響最大結論：結論：多級線性網絡級聯的噪聲系數多級線性網絡級聯的噪聲系數 射

3、頻通信電路信息工程學院信息工程學院描述晶體管的兩種模型描述晶體管的兩種模型特點：特點：模型中的每個參數均對應一定的物理意義模型中的每個參數均對應一定的物理意義適用的頻率范圍較寬適用的頻率范圍較寬舉例：舉例：混合混合 型模型型模型1.1. 物理模型物理模型等效電路模型等效電路模型2. 網絡模型網絡模型特點：特點：把晶體管視為一個雙端口黑盒子，分析其端口參數把晶體管視為一個雙端口黑盒子，分析其端口參數適用于特定頻率、線性參數適用于特定頻率、線性參數舉例：舉例：S參數參數注意：注意：應用不同的模型，分析設計低噪放的方法不同應用不同的模型，分析設計低噪放的方法不同本章重點本章重點用晶體管的混合用晶體管

4、的混合 型模型分析、設計低噪放；型模型分析、設計低噪放； 用用S參數分析、設計低噪放。參數分析、設計低噪放。 射頻通信電路信息工程學院5.1低噪聲低噪聲放大器指標放大器指標 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院5.1 5.1 低噪聲放大器指標低噪聲放大器指標指標指標0.5m GaAs FET0.8m Si Bipolar電電 源源 電電 壓壓3.0V1.9V電電 源源 電電 流流4.0mA2.0mA頻頻 率率1.9GHZ1.9GHZ 噪聲系數噪聲系數NF2.8dB2.8dB 增益增益Gain18.1dB9.5dBIIP311.1dBm3dBmInput VSWR1.51.2Output VSW

5、R3.11.4隔隔 離離21dB21dB低噪放（低噪放（LNA）高頻、小信號、線性、選頻放大器高頻、小信號、線性、選頻放大器 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院低噪放（低噪放（LNALNA）指標分析）指標分析（1 1）低功耗）低功耗移動通信的必然要求移動通信的必然要求（2）工作頻率）工作頻率取決于晶體管的特征頻率取決于晶體管的特征頻率TfCgccgfmmT2)(2與工作點有關與工作點有關取決于半導體工藝取決于半導體工藝低電源電壓低電源電壓小的靜態電流小的靜態電流跨導跨導 小小mgCQTbbbemIVrrg)1 ( 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院（3）噪聲系數）噪聲系數雙極晶體管雙極晶體

6、管:共射共射1111222bbmSbbmSmSrg RrFRsg RRsg R 共源共源MOS管管mSgRF111雙極晶體管放大器的噪聲雙極晶體管放大器的噪聲 與基區體電阻與基區體電阻 有關有關bbr放大器的噪聲與工作點有關放大器的噪聲與工作點有關 mg放大器噪聲系數與信號源內阻有關放大器噪聲系數與信號源內阻有關分析：分析：線性網絡：線性網絡：SSnnkTBRRIVF4)(12 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院（4）增益）增益增益要增益要適中適中增益大增益大可降低可降低后級對系統噪聲系數的影響后級對系統噪聲系數的影響增益大增益大后級易產生非線性后級易產生非線性失真失真增益增益取決于取決于m

7、g跨導跨導 由工作點決定由工作點決定負載負載LNA的的負載形式負載形式LC諧振回路諧振回路 Q值、諧振阻抗值、諧振阻抗集中參數選頻濾波器集中參數選頻濾波器注意阻抗匹配注意阻抗匹配（5）自動增益控制）自動增益控制根據接收信號的強弱自動控制增益根據接收信號的強弱自動控制增益信號弱，增益大信號弱，增益大信號強，增益小，以防信號強，增益小，以防后級非線性失真后級非線性失真 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院（6）輸入阻抗匹配）輸入阻抗匹配放大器與輸入源的匹配放大器與輸入源的匹配最大功率傳輸最大功率傳輸共軛匹配共軛匹配噪聲系數最小噪聲系數最小噪聲匹配噪聲匹配匹配網絡匹配網絡純電阻網絡純電阻網絡 電抗網

8、絡電抗網絡 寬帶放大、消耗功率、寬帶放大、消耗功率、增加噪聲增加噪聲不增加噪聲、窄帶放大不增加噪聲、窄帶放大 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院（6）輸入阻抗匹配）輸入阻抗匹配匹配方式匹配方式a. 共源組態共源組態輸入阻抗很大輸入阻抗很大并聯電阻等于并聯電阻等于信號源內阻信號源內阻1mgb. 共柵組態共柵組態輸入阻抗輸入阻抗改變改變 達達匹配匹配mgc.電阻負電阻負反饋改變反饋改變輸入阻抗輸入阻抗d. 源級電感源級電感負反饋改變負反饋改變輸入阻抗輸入阻抗增加噪聲增加噪聲寬帶放大、寬帶放大、增加噪聲、增加噪聲、功耗較大功耗較大窄帶放大、噪窄帶放大、噪聲性能較好聲性能較好 射頻通信電路信息工程學院信息工程學院（7 7）線性范圍）線性范圍衡量衡量指標指標：三階互調截點：三階互調截點IIP3、增益、增益1dB壓縮點壓縮點（8）隔離度和穩定性）隔離度和穩定性引起不穩定引起不穩定的原因的原因正向正向傳輸傳輸壓控電流源壓控電流源m b eg v反向反向傳輸傳輸極間電容極間電容()b cCC注意注意：（1）線性范圍和器件有關）線性范圍和器件有關（2）線性范圍和電路有關）線性范圍和電路有關（3）輸入端的阻抗匹配也會影響放大器的線性范圍）輸入端的阻抗匹配也會影響放大器的線性范圍輸出點輸出點+輸出點輸出點 -NC輸入輸入ebC增大增大LNA的反向隔離可以減少本振信的反向隔離可以減少本振信