學(xué)習(xí)一下LNA的基本知識(shí)

01 LNA的作用

LNA常用于無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)的前端，其作用是提高接收機(jī)的靈敏度。LNA放大輸入端的微弱信號(hào)，是接收機(jī)的第一個(gè)有源器件，其噪聲、非線(xiàn)性、匹配等性能對(duì)整個(gè)接收機(jī)的性能非常重要。LNA的輸入輸出端的濾波器的作用，可以抑制帶外干擾，在超外差接收機(jī)中具有抑制鏡像的功能。

LNA電路圖

02 LNA的幾個(gè)參數(shù)介紹

噪聲系數(shù)：

噪聲系數(shù)（F）：是描述信號(hào)通過(guò)LNA放大時(shí)的信噪比的變化，定義為輸入信噪比比上輸出信噪比。具體公式如下所列：

由于所有的器件都會(huì)有附帶熱噪聲，所以信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器后，其信噪比進(jìn)一步惡化。噪聲系數(shù)必然是大于1的，如果用分貝表示就是正數(shù)。

微波系統(tǒng)通常由多級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每一個(gè)部件的加入都會(huì)增加系統(tǒng)的噪聲，降低系統(tǒng)的總信噪比。對(duì)于多級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)電路，

多級(jí)級(jí)聯(lián)LNA電路圖

其系統(tǒng)噪聲系數(shù)公式可以表達(dá)如下所列：

多級(jí)級(jí)聯(lián)LNA的計(jì)算公式

通過(guò)這個(gè)式子，我們就可以看出串聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)取決于第一級(jí)放大器。所以我們?cè)谙到y(tǒng)電路設(shè)計(jì)中，盡量減小第一級(jí)的噪聲系數(shù)及采用高增益的放大器。

增益（G）：

低噪聲放大器的增益定義為輸出功率和輸入功率的比值：

較大的增益有助于減小低噪聲放大器后級(jí)電路噪聲對(duì)接收機(jī)的影響，但是增益過(guò)大會(huì)引起線(xiàn)性度的惡化，增益應(yīng)該適中，在25dB以?xún)?nèi)。

反向隔離：

反映輸出端與輸入端的隔離度，反向隔離度的典型值為增益的2倍。

03 噪聲系數(shù)與輸入靈敏度

由于LNA是接收機(jī)第一級(jí)有源電路，其噪聲系數(shù)將直接相加在系統(tǒng)的噪聲系數(shù)上面。

若在200kHz的帶寬(B)系統(tǒng)所需的信噪比（SNR）為8dB,則輸入靈敏度為：Pin（dBm）=-174dBm/Hz+F+10lgB+SNR

=-174dBm/Hz+4+10lg200*1000+8

                     =-109dBm.

04 LNA的穩(wěn)定性

若LNA滿(mǎn)足條件：

則放大器為無(wú)條件穩(wěn)定。

放大器的穩(wěn)定性隨著S12的下降即反向隔離度的提高而提高；

一種方法是通過(guò)抵消輸入輸出電容通路（稱(chēng)為中和）來(lái)提高放大器的反向隔離度；

另一種方法是采用共射共基結(jié)構(gòu)（稱(chēng)為cascode結(jié)構(gòu)），來(lái)抑制密勒電容引起的反饋，提高隔離度。

審核編輯：劉清