低噪放的饱和输出功率
低噪放的主要技术指标
低噪放的主要技术指标
低噪放是一种关键的电路组件，用于放大电信号并尽可能减少噪音。
以下是低噪放的主要技术指标：
1. 噪音指标：低噪放的一个重要指标是噪声系数（Noise Figure，NF）。
噪声系数越低，表示低噪放的性能越好，噪音越少。
通常，低
噪放的噪声系数在1到10分贝之间。
2. 带宽：低噪放的带宽指的是其工作频率范围，即它能够放大
的信号频率范围。
带宽越宽，信号的变化越快，反之亦然。
3. 增益：低噪放的增益指的是信号经过放大后的电压或电流增
大的倍数。
增益越高，放大效果越好，但可能会导致更多的噪音。
4. 稳定性：低噪放的稳定性指的是它对环境变化的响应能力，
例如温度变化、电源电压的波动等。
低噪放应该具有良好的稳定性，以确保其性能不受环境的影响而变化。
5. 输入/输出阻抗：低噪放的输入和输出阻抗指的是信号进入和离开低噪放时的电阻。
输入和输出阻抗应该尽可能地接近50欧姆，
以最大化信号传输效率。
总之，低噪放的主要技术指标包括噪声系数、带宽、增益、稳定性和输入/输出阻抗。
这些指标决定了低噪放的性能和适用范围。
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第五章低噪放1
②负载，一般 50Ω---单级放大增益不会太高
负载形式：① LC谐振回路---谐振阻抗
②集中参数滤波器（ 50Ω）---阻抗要匹配
（5）增益控制 通过检测接收信号电平自动改变增益，信号强减小增益 信号弱增益变大
方法：①自适应改变工作点 ②自适应改变负反馈量
（6）输入阻抗匹配 放大器与信源匹配方式：①噪声系数最小---噪声匹配
②功率传输最大---共轭匹配 匹配网络：①纯电阻网络---适用于宽带放大，但功耗和噪声大
②纯电抗网络---宽窄带均适用，不增加噪声、功耗小 匹配形式： ① 共源(射)组态---输入电阻很大
匹配简单，并联所需电阻即可，但噪声增大
② 共栅(基)组态---输入阻抗 ≈ 1 gm，改变偏置即可实现匹配
失配状态下功率传输有损耗---称为回波损耗
回波损耗： RL(dB) = −20 log Γ
5.4.2 双端口网络S参数
1. 双端口网络S参数定义 S 参数方程：
端口1 入射波
正向传输
端口2 入射波
{ V1r = S11V1i + S12V2i V2r = S V 21 1i + S V 22 2i
= V2r V2i
= S22
+ S12 S21ΓS 1 − S11ΓS
单端口网络 Γ = Vr /Vi = S 电压驻波比 VSWR 的定义： VSWR = 1+ Γ
1− Γ
电压驻波比/反射系数---衡量信源与负载匹配状态的参数
通常 0 ≤ Γ ≤ 1， 1 ≤ VSWR ≤ ∞
由 Γ = ZL − Z0 ZL + Z0
VSWR = 1+ Γ 1− Γ
GPS与北斗二代双频接收机低噪放模块设计实现
GPS与北斗二代双频接收机低噪放模块设计实现摘要设计并实现了一款覆盖gpsl1波段和北斗二代b1波段的低噪放模块。
该模块中的低噪声放大器使用分立元件搭建，匹配电路调试灵活，满足了模块对输入输出驻波的高要求。
测试结果表明，低噪放模块增益为26db，带内增益平坦，输入输出驻波<1.5，噪声系数<2db，带外抑制度80dbc，输出1db压缩点8dbm，满足了导航系统接收机前端对低噪放模块的要求。
全球定位系统(gps)是20世纪70年代由美国陆、海、空3军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空3大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。
北斗导航系统是我国自主研发、拥有独立知识产权的全球卫星导航系统。
根据全球卫星导航系统的定位原理及卫星信号特征，为实现接收机快速、连续、精确定位，多个卫星导航系统组合使用是未来发展的趋势。
本文就gps和北斗二代导航系统在接收机前端的组合应用进行了探索。
高噪放模块的主要功能就是将天线所发送至的射频信号展开低噪声压缩，滤波后输入至接收机。
本文设计同时实现了一款全面覆盖gpsl1波段(1575.42±1.023mhz)和北斗二代b1波段(1561.098±2.046mhz)的低噪摆模块，其具备输入输出驻波大、增益低、噪声系数大、拎外复制度低、输入1db放大点高等优点，可以用作导航系统的接收机前端。
1概述本方案的低噪摆模块主要由远距滤波器、低噪声放大器和衰减器等共同组成，总体框图例如图1右图。
对于模块设计，低噪声放大器一般选取集成芯片;在增益、噪声系数等指标上，单片低噪声放大器比分立元件有较大优势。
但由于本模块对输入输出驻波要求较高，而集成芯片的驻波难以调试，所以选用分立元件搭建低噪声放大器。
第一级带通滤波器选用介质滤波器。
介质滤波器可滤除系统不需要的频段，也可承受较大的功率，能够用来保护低噪声放大器免受大功率输入信号的烧毁。
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
低噪声放大器指标
gm gm fT 2 (c c ) 2C
与工作点有关
取决于半导体工艺
射频通信电路
（3）噪声系数
线性网络：
(Vn I n RS ) 2 F 1 4kTBR S
双极晶体管: R r 1 1 m S 1 bb ' Rs 2 g m RS 2 Rs 2 g m RS
增益取决于
信号强，增益小，以防 后级非线性失真
射频通信电路
（6）输入阻抗匹配 最大功率传输——共轭匹配 放大器与输入源的匹配 噪声系数最小——噪声匹配 宽带放大、消耗功率、
纯电阻网络 ——
匹配网络
增加噪声
电抗网络 —— 不增加噪声、窄带放大
射频通信电路
（6）输入阻抗匹配 匹配方式
a. 共源组态
1 c.电阻负 输入阻抗很大 输入阻抗 g m 反馈改变 并联电阻等于 改变 g m 达 输入阻抗
Cbe
输出点+
正向传输——压控电流源
gmvbe
输入
反向传输——极间电容 C (Cbc ) 引起不稳定的原因
CN
输出点 -
射频通信电路
改进措施
① 中和法——用中和电容抵消
由 C (Cbc ) 引起的反向传输 ② 失配法——采用共射共基（共源共栅）组 合连接
1 1 F 1 RS g m
共源MOS管
分析： ①放大器的噪声与工作点有关—— g m ②双极晶体管放大器的噪声 与基区体电阻
rbb 有关
③放大器噪声系数与信号源内阻有关
射频通信电路
（4）增益
增益要适中 增益大——可降低后级对系统噪声系数的影响 增益大——后级易产生非线性失真 跨导 g m ——由工作点决定 负载 LC谐振回路—— Q值、谐振阻抗 LNA的负载形式 集中参数选频滤波器——注意阻抗匹配 （5）自动增益控制 信号弱，增益大 根据接收信号的强弱自动控制增益
低噪放饱和
低噪放饱和
低噪放饱和
一、什么是低噪放饱和
低噪放饱和（Low Noise Amplifier Saturation）是一种电子设备的性能特性。
低噪饱和是指一个低噪放在接收增益达到饱和时，输入信号的功率提供的噪声功率的比率，它需要保持在设定的水平，以便保证低噪放达到所要求的性能。
二、低噪放饱和的作用
1、提高系统性能。
因为低噪放饱和的作用，相比其他模式，可以有效的降低输入的信号噪声，而且在不增加其他硬件的情况下，提高系统的性能。
2、提高系统的灵敏度。
由于低噪放饱和的作用，使得系统具有更高的接收灵敏度，从而让系统能够接收到较低的信号，从而提高系统整体的灵敏度。
三、低噪放饱和的设计原理
1、借助低噪放电路的正向环路优化，使输出信号的噪声功率可以尽可能的低，而不影响输入信号。
2、利用低噪放电路的反向环路优化，保证低噪放在达到饱和时，其输入信号的功率提供的噪声功率是在设定的水平。
3、控制低噪放的输出功率，保证其信号噪声比在设定的水平内，从而提高放大器整体的性能。
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低噪声放大器 核心参数
低噪声放大器核心参数
低噪声放大器的核心参数主要包括增益、带宽、噪声系数和输入/输出阻抗。
以下是对这些参数的详细解释：
1. 增益：低噪声放大器的增益是指输入信号经过放大器后的输出信号幅度与输入信号的幅度之间的比例关系。
增益通常用分贝（dB）表示。
高增益意味着放大器可以有效地放大微弱输入信号。
2. 带宽：低噪声放大器的带宽是指放大器能够有效放大输入信号的频率范围。
带宽通常以赫兹（Hz）表示。
较大的带宽意味着放大器可以传输更高频率的信号。
3. 噪声系数：低噪声放大器的噪声系数是指放大器引入的噪声对输入信号的影响程度。
噪声系数通常用分贝（dB）表示，数值越低表示放大器的性能越好。
在设计低噪声放大器时，尽量选择具有较低噪声系数的放大器，以保持信号的准确性和质量。
4. 输入/输出阻抗：低噪声放大器的输入阻抗是指放大器对输入信号源的负载效应，输出阻抗是指放大器驱动负载的能力。
较高的输入阻抗意味着放大器对输入信号源的负载效应较小，较低的输出阻抗意味着放大器可以有效地驱动负载。
这些核心参数是设计和选择低噪声放大器时需要考虑的重要因素，需要根据具体的应用需求和信号特征进行合理选择。
应用于无人机中继测控链路的微波前端设计研究
应用于无人机中继测控链路的微波前端设计研究发布时间：2022-07-13T05:31:51.123Z 来源：《科学与技术》2022年第3月第5期作者：杜文力[导读] 西安爱生技术集团有限公司陕西西安 710065杜文力西安爱生技术集团有限公司陕西西安 710065摘要：测控数据链系统作为无人机系统的重要组成部分，承担着地面指控系统与无人机之间双向通信的重要任务，实时传输上行遥控指令、下行遥测与载荷信息。
当前无人机数据链多为点对点视距传输模式，当遇到需要拓展通信距离的应用场景时，视距直通型链路将受到诸如飞行高度、地球曲率、复杂地形遮挡、信号输出能力等因素的限制，因此开发中继工作模式，是在无需提升无人机平台载荷能力的前提下，实现复杂环境下超视距数据传输的有效解决途径。
在可供选择的中继测控通信链路方案中，相比于卫星中继与地面站中继，使用无人机作为中继平台的方式，因其操作灵活、使用便捷、通信时延低、受环境影响小、运营成本低等特点，成为中继测控链路的优选实现方案。
关键词：无人机；中继测控；微波前端一、中继测控链路系统设计1.1工作模式中继测控链路系统由机载数据链终端和地面数据链终端组成，其中机载数据链终端可通过程序配置为任务终端或中继终端。
任务终端装备在任务机上，用于接收对于任务机平台、侦察载荷和其他相关设备的控制指令，向地面指控系统传送平台、载荷和其他工作设备的工作状态参数及有效载荷侦察信息。
中继终端装备在中继机上，当任务机和地面指控系统之间不满足无线通视条件或超出作用范围时，中继终端负责将遥控、遥测和侦察信息在任务机与地面站之间转发以实现信号接续，达到超越障碍或增大作用距离的目的。
地面数据终端装备在地面指控站上，用于接收遥测信息和图像数据，并获取地面指挥控制站发送的飞机和任务载荷以及机载数据链设备的遥控指令。
1.2机载终端设计中继测控数据链系统机载终端组成及信号流程如图1所示，其主要分为收发信机与微波前端两部分，收发信机完成与机上飞控系统以及载荷系统等设备的数据交互，微波前端完成信号的滤波、放大、变频等处理并实现信号与天线之间的双向连接。
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。
第1节 低噪声放大器指标
第1节低噪声放大器指标第1节低噪声放大器指标第1节低噪声放大器指标第1节低噪声放大器指标低噪声放大器（lna）是射频接收机前端的主要部分。
它主要存有四个特点。
1）它位于接收机的最前端，这就要求它的噪声越小越好。
为了抑制后面各级噪声对系统的影响，这要求有一定的增益，但为了不使后面的混频器过载，产生非线性失真，它的增益又不能过大。
放大器在工作频段内应该是稳定的。
2）它所发送的信号就是很些微的，所以低噪声放大器必定就是个大信号放大器。
而且由于受到传输路径的影响，信号的高低又就是变化的，在发送信号的同时又可能将充斥着很多弱信号的阻碍，因此建议放大器存有足够多小的线性范围，而且增益最出色就是可以调节的。
3）低噪声放大器一般通过传输线直接和天线或者天线的滤波器相连，放大器的输入端必须和它们很好的匹配，以达到功率最大传输或者最小的噪声系数，并能保证滤波器的性能。
4）低噪声放大器必须具备一定的选频功能，遏制charged和镜像频率阻碍，因此它通常就是频带放大器。
低噪声放大器的所有指标都是互相牵连的，甚至是相互矛盾的。
这些指标不仅取决于电路的结构，对集成电路来说，还取决于工艺技术。
在设计中如何采用折衷的原则，兼顾各项指标，是很重要的。
lna就是大信号放大器，必须给它设置一个静态偏置。
而降低功耗的显然办法就是使用高电源电压、高偏置电流，但充斥的结果就是晶体管的跨导增大，从而引发晶体管及放大器的一系列指标的变化。
2）工作频率放大器所能够容许的工作频率和晶体管的特征频率ft有关。
增大偏置电流的结果可以并使晶体管的特征频率减少。
在集成电路中，减小晶体管的面积可以并使极间电容减少，这也减少了特征频率。
任何一个线性网络的噪声系数可以表示为：对于共射组态的单管双极型晶体管放大器的噪声系数又可以则表示为：和是网络的输入端的等效噪声电压源和等效噪声电流源。
对于单管共源mos场效应管放大器，当仅考量导线噪声时，场效应管放大器噪声系数为：由此可见两点：a.放大器的噪声系数和工作点有关，为了降低功耗而使用大电流偏置，结果就是减小了噪声系数。
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低噪放的饱和输出功率
低噪放的饱和输出功率
1. 引言：
低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是无线通信系统中的关键组件之一。
它的作用是将微弱的信号放大到可处理范围内，同时尽量减少噪声的引入。
而传统的放大器在放大信号的同时会引入噪声，因此如何在放大的同时尽量减少噪声的影响成为了研究的重点。
2. 低噪放的概念和定义：
低噪声放大器主要通过优化设计和选择合适的材料来实现。
在高频电路中，以低噪声为目标的设计要求其输入和输出之间的信号串扰尽量小，并且在输入和输出电阻之间保持高输入和输出阻抗，以减少噪声回流。
而在饱和输出功率方面，低噪声放大器在尽量保持较低噪声性能的还能提供较高的输出功率。
3. 低噪放的设计原则：
为了实现低噪声放大器的饱和输出功率，设计者需要在以下几个方面进行考虑和优化：
3.1. 选择合适的工作频段和技术方案：
低噪声放大器适用于各种应用场景，包括射频、通信、卫星通信等。
在选择工作频段时，需要考虑信号的特性、系统的要求以及材料和器件的可用性等因素，以便实现最佳的性能。
3.2. 优化电路结构和拓扑：
对于低噪声放大器的饱和输出功率，合理的电路结构和拓扑设计是至关重要的。
可以采用共源共栅极(共源极)放大器、共基极（共射极）放大器、共基极（共射极）放大器以及双门级共基（共射）放大器等不同的电路结构和拓扑。
3.3. 选择合适的材料和器件：
选择低噪声放大器所需要的材料和器件对于性能的优化起到了至关重要的作用。
目前，一些常用的材料和器件包括氮化硅、砷化铟、砷化镓、二氧化钛、砷化锗等。
这些材料和器件具有高频特性好、噪音系数低、功率饱和性能优秀等特点。
4. 低噪放的挑战和解决办法：
在实现低噪声放大器的饱和输出功率时，还存在一些挑战需要解决。
首先是如何在平衡低噪声和高增益的同时保持饱和输出功率，这需要进行合理的电路结构设计和参数调整。
其次是如何克服器件之间的耦合效应，减小信号串扰和噪声回流。
最后是如何利用先进的设计和制造技术来提高整体的性能。
5. 个人观点和理解：
低噪声放大器的饱和输出功率对于无线通信系统的性能至关重要。
通
过合理的设计和优化，可以在兼顾低噪声和高增益的同时提供较高的
输出功率。
未来，我认为随着材料和器件技术的不断发展，低噪声放
大器的饱和输出功率将进一步提升，为通信系统的发展带来更大的推
动力。
总结：
低噪声放大器的饱和输出功率是无线通信系统中的关键要素之一，对
于信号的传输和接收起到了至关重要的作用。
通过优化设计和选择合
适的材料和器件，可以实现在保持低噪声的同时提供较高的输出功率。
未来，随着技术的不断进步，低噪声放大器的饱和输出功率将不断优化，为无线通信系统的发展提供更好的支持。
1. 介绍低噪声放大器在
无线通信系统中的重要性
低噪声放大器作为无线通信系统中的重要组件，扮演着将接收到的微
弱信号放大并降低噪声的角色。
它的性能直接影响着通信系统的灵敏
度和可靠性。
然而，在追求低噪声的我们也希望能够提供足够的饱和
输出功率，以确保信号在传输过程中不会丢失或衰减。
解决低噪声放
大器的饱和输出功率问题成为了当前面临的挑战之一。
2. 解决方法：电路结构设计和参数调整
为了在低噪声和高增益之间取得平衡，需要进行合理的电路结构设计
和参数调整。
一种常见的方法是采用多级放大器结构，通过级联不同
的放大器单元以实现低噪声和适度的增益。
可以根据实际需求对放大器的参数进行调整，如电源电压、电流偏置等，以达到最佳的性能表现。
3. 克服器件之间的耦合效应
在低噪声放大器的设计中，服务器之间的耦合效应会导致信号的串扰和噪声回流问题。
为了解决这一问题，可以采用合适的布局和屏蔽技术，有效减少器件之间的相互影响。
通过合理选择器件的尺寸和工艺参数，也可以降低耦合效应的发生概率，进一步提升整体的性能。
4. 利用先进的设计和制造技术
随着科技的发展，先进的设计和制造技术为解决低噪声放大器的饱和输出功率问题提供了新的机遇。
采用创新的材料或器件结构可以改善放大器的性能。
现在已经有诸如高迁移率栅极材料和混合集成技术等新兴技术出现，可以在提供低噪声的同时提供更高的饱和输出功率。
制造工艺的不断进步也为优化器件的性能提供了支持，通过先进的退火和沉积技术可以改善器件的噪声特性和线性度。
5. 个人观点和展望
作为无线通信系统中必不可少的组件，低噪声放大器的饱和输出功率问题是我们需要关注和解决的重要挑战之一。
在我看来，未来随着科技的不断发展和创新，低噪声放大器的性能将不断提高。
我们可以期待在平衡低噪声和高增益的提供更高的饱和输出功率，为无线通信系
统的发展带来更大的推动力。
这将有助于提高通信系统的传输质量和容量，更好地满足人们对无线通信的需求。