低噪声放大器的原理
低噪声放大器工作原理
低噪声放大器工作原理
低噪声放大器是一种能够放大弱信号且尽量减少添加噪声的电子设备。
其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 信号输入：低噪声放大器的输入端接收来自于传感器或其他信号源的弱信号。
2. 信号放大：接收到的弱信号经过低噪声放大器的放大器部分，通过使用合适的放大电路（如晶体管或运放等），使信号得到放大。
3. 降噪处理：为了减少放大过程中引入的噪声，低噪声放大器通常会采取一系列的降噪处理措施。
例如，可以通过使用低噪声元件、降低放大器的温度、减小放大器的带宽等方式来降低噪声。
4. 输出信号：经过放大和降噪处理后，信号被送到低噪声放大器的输出端。
输出信号可以进一步传递给其他电路或设备，供后续处理和分析。
总的来说，低噪声放大器通过放大输入信号并尽可能地减少噪声水平，提供了清晰、可靠的放大后输出信号。
这使得低噪声放大器在许多领域中广泛应用，如无线通信、生物医学、天文学等。
低噪放大器的原理应用及其常用规格
低噪放大器定义：噪声系数很低的放大器。
一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。
在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表示。
理想放大器的噪声系数 F=1（0分贝），其物理意义是输入信噪比等于输出信噪比。
现代的低噪声放大器大多采用晶体管、场效应晶体管；微波低噪声放大器则采用变容二极管参量放大器，常温参放的噪声温度Te可低于几十度(绝对温度)，致冷参量放大器可达20K以下，砷化镓场效应晶体管低噪声微波放大器的应用已日益广泛，其噪声系数可低于 2 分贝。
放大器的噪声系数还与晶体管的工作状态以及信源内阻有关。
为了兼顾低噪声和高增益的要求，常采用共发射极一共基极基联的低噪声放大电路。
低噪放大器的原理：地球站的品质因数（G/T）主要取决于天线和低噪声放大器（LNA）的性能。
接收系统的噪声温度Ts是指折算到LNA输入端的系统等效噪声温度，它主要由天线噪声温度TA、馈线损耗LALA 和低噪声接收机噪声三个部分组成。
低噪放大器的应用：低噪放大器(LNA)主要面向移动通信基础设施基站应用，例如收发器无线通信卡、塔顶放大器(TMA)、组合器、中继器以及远端/数字无线宽带头端设备等应用设计，并为低噪声指数(NF, Noise Figure)立下了新标竿。
目前无线通信基础设施产业正面临必须在拥挤的频谱内提供信号质量和覆盖度的挑战，接收器灵敏度是基站接收路径设计中最关键的要求之一，合适的LNA选择，特别是第一级LNA可以大幅度改善基站接收器的灵敏度表现，低噪声指数也是关键的设计目标，Avago提供了1900MHz下0.48dB同级产品的噪声指数。
另一个关键设计为线性度，它影响了接收器分辨紧密接近信号和假信号分别的能力，三阶截点OIP3可以用来定义线性度，在1900MHz和5V/51mA的典型工作条件下，Avago特有的GaAs增强模式pHEMT工艺技术可以带来0.48dB的噪声指数和35dBm的OIP3，在2500MHz和5V/56mA的典型工作条件下，噪声指数为0.59dB，OIP3则为35dBm。
低噪声放大器..
5） C
C 0 VBC 1 0
n
反偏集电结电容
6） 7）
Ccs 集电结与衬底间的势垒电容
rbb ' 、ree 、 rcc 为各极的体电阻
大倍数下降为 1 时的频率
8） 特征频率 fT 定义为共射输出短路电流放
gm gm fT 2 (C C ) 2 C
3） 有源偏置电路
有源偏置电路具有相 当出色的温度稳定性，但 同时也带来了元件数目增 多，电路结构复杂等缺点。 在放大器的温度稳定性要 求比较高的时候，可以考 虑采用这种偏置电路。
有源偏置电路
3）传输线偏置电路
传输线偏置电路
传输线偏置法可以抑制偶次谐波，并且还可以 改善放大器的稳定性。
固定基流偏置电路
IIP3
Input VSWR
－11.1dBm
1.5
－3dBm
1.2
Output VSWR
隔 离
3.1
21dB
1.4
21dB
从表中可以看出，低噪声放大器的主要指标为： 噪声系数 增益 线性范围
输入输出阻抗的匹配
功耗
输入输出的隔离
以上各项指标并不独立，是相互关联的，在 设计中如何折中，兼须各项在指标，是设计的 重点也是难点。
C gd ---漏极与源极电容
rG 、 rS 、 rD 分别为各极的欧姆电阻，rds 是漏源电
阻， R 是串联栅极电阻 i
对于GaAs FET ，这些参数的典型值为
Ri 7
C gs 0.3 pF
rds 400 Cds 0.12 pF
gm 40mS
C gd 0.01 pF
基极分压射极偏置电路
低噪声放大器原理说明
低噪声放大器原理说明概述：信道对信号传输的限制除了损耗和衰落之外，另一个重要的限制因素是噪声与干扰。
移动信道中加性噪声（简称噪声）的来源是多方面的，一般可分为①内部噪声；②自然噪声；③人为噪声；内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。
例如，在电阻一类的导体中由电子的热运动所引起的热噪声等。
自然噪声和人为噪声为外部噪声。
在移动信道中，外部噪声的影响较大。
人为噪声主要是车辆的点火噪声。
F a=10㏒kT a B N/kT0B N=10㏒T a/T0(dB)F a为等噪声系数，T a为噪声温度，式中，k为波兹曼常数（1.38x10-23J/K），T0为参考绝对温度（290K），B N为接收机有效噪声带宽。
N0=KT0B n多级放大器噪声系数的计算：N F=N F1+（N F2-1）/GP a1+(N F3-1)/GP a1GP a2+……+(N Fn-1)/GP a1GP a2…GP a(n-1)噪声在通信信道中会使接收灵敏度降低，导致同等功率条件下的通信距离缩短，或同等距离条件下通信质量差。
因此，降低通信机的噪声对于通信系统来说有着重大的意义，而衡量噪声的高低用噪声系数F来表示。
低噪声放大器是一个多级放大器，但是它不加功率管，不承受功率，在整机中应用于对弱信号的放大。
低噪声放大器中采用高性能的低噪管，使得整机产生的噪声系数非常低，特别是上行低噪放的作用尤其明显，上行链路主要是为了使基站可以满意的接收上行信号，必须能保证基站接收的灵敏度，这就要求直放站上行的噪声系数要足够好。
低噪主要功能：A TT调节，ALC控点调节，通过监控步进衰减调节等功能。
低噪声放大器原理结构图：低噪声放大器模块结构说明：1.隔离器：主要用于高频信号的单向输入，对于反向的高频信号进行隔离，同时对各端口的驻波进行匹配。
2.低噪声管：A TF54143，利用管子的低噪声特性，减少模块的内部噪声，降低低噪声模块的噪声电平，使整机的接收灵敏度提高。
低噪声放大器原理
低噪声放大器原理
低噪声放大器的工作原理可以简单地概括为：接收输入信号，放大信号，输出信号。
将信号输入到放大器中，放大器通过增加信号幅度来提高信噪比，然后将信号输出到后续的电路中。
由于LNA需要将信号从噪声背景中提取出来，因此需要尽可能减小放大器本身产生的噪声。
在这个过程中，放大器单元的噪声也被放大，因此输出信号中包含有噪声。
为了减小放大器本身的噪声，需要在放大器单元前后加上合适的匹配网络，使得输入信号的功率得到最大化，而噪声功率得到最小化。
LNA的噪声主要来自两个方面：器件本身的噪声和放大器的失真。
为了减小器件本身的噪声，可以使用低噪声晶体管等低噪声器件，并采用合适的工艺和布线方式，减小器件之间的串扰和互感。
为了减小失真，可以使用高线性度的器件，采用反馈电路等方法来提高放大器的稳定性和线性度。
具体地，当输入信号进入输入网络时，它会被匹配到放大器单元的输入阻抗，并通过放大器单元的放大作用，使得信号的幅度得到增大。
136-174MHz VHF低噪放大器
低噪放大器定义：
噪声系数很低的放大器。
一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。
在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表示。
理想放大器的噪声系数 F=1（0分贝），其物理意义是输入信噪比等于输出信噪比。
现代的低噪声放大器大多采用晶体管、场效应晶体管；微波低噪声放大器则采用变容二极管参量放大器，常温参放的噪声温度Te可低于几十度(绝对温度)，致冷参量放大器可达20K以下，砷化镓场效应晶体管低噪声微波放大器的应用已日益广泛，其噪声系数可低于 2 分贝。
放大器的噪声系数还与晶体管的工作状态以及信源内阻有关。
为了兼顾低噪声和高增益的要求，常采用共发射极一共基极基联的低噪声放大电路。
低噪放大器的原理：
地球站的品质因数（G/T）主要取决于天线和低噪声放大器（LNA）的性能。
接收系统的噪声温度Ts是指折算到LNA输入端的系统等效噪声温度，它主要由天线噪声温度TA、馈线损耗LALA 和低噪声接收机噪声三个部分组成。
136-174MHz 低噪放大器外形尺寸图：
136-174MHz 低噪放大器产品实物图
优译主要生产的产品：射频隔离器、环形器、衰减器、负载、合路器、功分器、电桥、射频滤波器、放大器等射频微波器件。
M:UIYXXXXXXX XXXXXXX N:XXXXXXXXX
Φ2.7[.106]THRU
+12V GND
78.0 [3.071]
3.0 [.118]
12.0 [.472]
25.4 [1.000]。
低噪声放大器
特点
相噪低 相噪高 功率小 功率小 相噪低
适用电路
放大振荡 功率放大 小信号放 大 小信号放 大 放大振荡
价格
低 中 高 高 高
2-10 2-40 2-40
HBT
1-40
关于放大管（续）
根据要求选定放大管后，首先要做的事情就是根据管子 提供的参数经过计算判断他的稳定性，一个稳定的系统才能 正常工作。那么怎么判断晶体管的稳定性呢？ 我们从反射系数的角度出发，那就是当反射系数的模小于1的 时，系统才是稳定的。（？）经过一些计算最终我们得到下 面判别条件：
直流偏置电路设计（续）
选择静态电流 的原则
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直 流 偏 置 电 路 设 计 （续 ）
直流偏置电路设计（续）
4、微波控制电路
根据我们的实际，微波控制电路主要采用反馈控制方式， 我们主要介绍ALC（Automatic Level Control），它的常见应 用就是AGC（ Automatic Gain Control ），其他的反馈控制还 有AFC（ Automatic Frequency Control ）和PLL（Phase Lock Loop），下面以功率控制为例介绍ALC电路原理应用。
低噪声放大器实验
低噪声放大器实验（虚拟实验）一、实验目的（1）了解低噪声放大器的工作原理；（2）掌握双极性体管放大器的工程设计方法；（3）掌握低噪声放大器基本参数的测量方法；（4）熟悉Multisim软件的高级分析功能，分析高频电路的性能。
二、实验原理低噪声放大器是射频接收前端的关键器件，其主要作用是提供足够的增益将来自接收天线的微弱信号放大从而抑制后级电路的噪声影响。
相较于普通的放大器，LNA有较低的噪声系数、一定的功率增益、足够的线性范围、良好的噪声匹配特性。
一个双极性晶体管LNA的小信号模型如图1所示。
其主要参数有发射结的结电阻r b’e、发射结电容C b’e、集电结电容C b’c、基极电阻r bb’、g m U b’e、特征频率f T等。
图1为了改善噪声性能，LNA需设计匹配噪声匹配网络。
常见的匹配网络有并联共源结构、并‐串反馈式结构、共栅式结构、源极反馈式等。
三、实验内容（一）1MHz LNA1、电路结构1MHz LNA的电路图如图2所示。
根据电路原理图，选取相应的器件，构成试验电路。
在放大器的输入端加入输入信号U i后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反幅值被放大了的输出信号U o，实现电压放大。
图2如图3所示，在器件工具条上选择左起第一个按钮，选择输入信号U i。
图3如图4所示，选择“AC Power”作为输入信号，置于晶体管U1的栅极与地之间。
图4双击AC_Power 图标，出现如图5所示的对话框。
改动对话框中的相关设置可以改变幅值频率偏置电压等。
Voltage(RMS)选择5mV，Frequency选择1MHz，设置完毕点击“OK”。
图52、直流分析在进行直流工作点分析时，电路中的交流源将被置零，电容开路，电感短路。
如图6所示，单击菜单Simulate→Analysis—DC Operating Point选项将弹出对话框。
该对话框有Output、Analysis Options、Summary 共三个选项，如图7所示。
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低噪声放大器的原理
低噪声放大器是一种电子设备，用于放大电信号，同时尽量减小噪声的干扰。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 输入电路设计：低噪声放大器的输入电路采用高阻抗、低噪声的元件和结构设计，以减小对输入信号的干扰。
常见的设计技巧包括使用高阻抗输入电路、采用薄膜电阻、陶瓷电容等元件，以及合理布局和屏蔽设计等。
2. 放大器结构：低噪声放大器通常采用共基极、共集极或共源极等结构，以提供高增益和低噪声。
其中，共源极结构被广泛应用于射频放大器，其工作原理是利用场效应管的高输入阻抗和低噪声系数。
3. 负反馈设计：通过引入负反馈，可以有效降低放大器的噪声系数。
负反馈可以利用输出与输入之间的比例关系来抵消放大器内部的噪声。
常见的负反馈设计技巧包括采用电阻网络、差分输入等。
4. 电源噪声抑制：低噪声放大器需要通过设计合理的电源滤波电路来减少电源噪声的影响。
这可以通过使用电源滤波电容、电感等元件来实现。
总体来说，低噪声放大器通过合理的电路设计和结构选择，以及负反馈和电源噪声抑制等技术手段，目的是尽量减小放大器本身引入的噪声，从而提供纯净的放大信号。