通信电子线路低噪声放大器
射频通信电路：第五讲 低噪声放大器
场效应管等效电路
晶体管的放大特性主要由压控电流源 决定 放大器的输入阻抗由 决定，呈容性
放大器输出电阻由 和 决定，该值一般很大
放大器隔离度由 决定
极限工作频率受等效电路中的电容 = (
≈
分立低噪声放大器构成
电路组成：晶体管、偏置、输入匹配和输出负载四大部分
输入匹配网络
输出负载
偏置
晶体管 典型电路
把晶体管视为一个 双端口黑盒子，分 析其端口参数，适 用于特定频率、线 性参数,如S参数
应用不同的模型，分析设计低噪放的方法不同
低噪声放大器指标
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低噪声放大器指标分析
1.低功耗：移动通信的必然要求 低电源电压、低静态电流
2.工作频率：取决于晶体管的特征频率
fT
=
gm
低噪声放大器指标分析
F = 1+ (Vn + In RS )2
4kTRS B
对于高源阻抗， 是主要噪声源 对于低源阻抗， 是主要噪声源
系统最小噪声系数时，信号源阻抗满足：
2
R2 s ,opt
=
Vn
2
In
低噪声放大器指标分析
F = 1+ rbb' + 1 + gm RS ≈ 1+ rbb' + 1
高频等效电路--BJT
共射放大器原理图
V（BR）EBO ICBO ICEO
工作点Q由基极偏置VBEQ、集电极电源 VCC 负载电阻RL决定
iB(μA) 0
VCE（ V）
11
0
VBE
＋
iC 饱和区
临界饱和 线
截止区
击穿区 iB=iB5
低噪声放大器的工作原理
低噪声放大器的工作原理低噪声放大器是一种常用的电子器件，它的工作原理是通过降低输入信号中的噪声，提高输出信号的信噪比。
在各种电子设备中，低噪声放大器起着关键的作用，其应用范围涉及通信、雷达、无线电等各个领域。
低噪声放大器的核心部件是放大器。
放大器的作用是将输入信号放大到所需的幅度。
对于低噪声放大器而言，其特点是在放大信号的同时尽量减小噪声的干扰。
噪声可以来自于各种因素，例如电路本身的热噪声、器件的非线性、功率供应的波动等等。
因此，低噪声放大器在设计上需要考虑到这些因素，采取相应的措施来降低噪声。
低噪声放大器的工作原理主要包括以下几个方面：1. 选择低噪声元件：在低噪声放大器的设计中，选择低噪声的元件是非常重要的。
例如，使用低噪声的晶体管作为放大器的核心元件，可以有效地降低噪声。
此外，还可以采用特殊的材料来减小噪声，例如使用低噪声放大器中常用的砷化镓材料。
2. 优化电路结构：在低噪声放大器的设计中，电路结构的优化也是非常重要的。
通过合理布局电路元件的位置，减小信号路径中的干扰，可以有效地降低噪声。
此外，还可以采用差分放大电路来抑制共模干扰，进一步提高信噪比。
3. 降低功率供应噪声：功率供应的波动也是低噪声放大器中的一个重要噪声源。
为了降低这种噪声的影响，可以采取一些措施，例如使用稳压器来提供稳定的电压供应，减小功率供应的波动。
4. 优化工作环境：低噪声放大器的工作环境也会对噪声产生影响。
在设计中，可以注意到一些细节，例如降低温度对噪声的影响、减小电磁干扰等。
通过以上的工作原理，低噪声放大器能够有效地降低输入信号中的噪声，提高输出信号的信噪比。
这对于各种电子设备而言，都非常重要。
例如，在通信系统中，低噪声放大器可以提高信号的传输距离和质量；在雷达系统中，低噪声放大器可以提高探测的灵敏度和准确性；在无线电系统中，低噪声放大器可以提高接收信号的清晰度和稳定性。
低噪声放大器是一种通过降低噪声、提高信噪比的电子器件。
低噪声放大器的原理
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。
低噪声放大器 原理符号
低噪声放大器原理符号低噪声放大器（LowNoiseAmplifier，LNA）是无线通信设备中的关键组件，它负责提升信号的强度，以便于后续的信号处理。
在电路符号表示中，低噪声放大器通常以一种特定的形式进行表示。
一、原理低噪声放大器的工作原理主要是通过放大微弱的信号电流，同时抑制噪声和干扰。
它的输入信号通常来自天线或其他接收器，其输出信号经过处理后可以进一步传递到下一级电路。
在放大信号时，低噪声放大器的一个重要指标是噪声系数（NoiseFactor），它表示放大器输入端的噪声与输出端的噪声之比。
低噪声放大器的噪声系数通常应该尽可能的小，以确保放大后的信号强度更高，而干扰和噪声的影响更小。
二、符号表示在电路图中，低噪声放大器通常以特定的符号进行表示。
其基本形式通常是一个简单的二极管加一个放大器，下面我们来详细解释这个符号的含义：1.放大器部分：通常是一个开环的差分放大器，用于放大微弱的信号电流。
2.二极管：表示低噪声放大器的输入端，它接收来自天线的微弱信号。
3.箭头：表示信号的流向，即输入端的信号被放大后，输出到下一级电路。
4.环绕箭头：表示噪声的抑制，这个符号的含义是低噪声放大器能够有效地抑制干扰和噪声，从而提升信号的质量。
此外，在一些具体的电路图中，可能还会在符号旁边添加一些其他的参数和标注，例如放大器的增益、带宽、噪声系数等。
三、应用低噪声放大器在无线通信系统中有着广泛的应用，例如在移动电话、无线路由器、无线基站等设备中都扮演着重要的角色。
通过提高信号的强度和降低干扰和噪声的影响，低噪声放大器使得无线通信设备能够更好地工作，提供更稳定、更可靠的通信服务。
四、总结低噪声放大器是无线通信设备中的关键组件，通过放大微弱的信号电流并抑制干扰和噪声，它对于提高通信质量和稳定性具有重要作用。
在电路符号表示中，低噪声放大器通常以特定的形式进行表示，包括一个简单的二极管加一个放大器，以及一些其他的参数和标注。
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（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。
《低噪声放大器设计》课件
低噪声放大器（LNA）是一种专门设计的电子器件，主要用于接收微弱信号并 进行放大。在无线通信、雷达、电子战等领域中，低噪声放大器被广泛应用于 提高信号的信噪比，从而提高接收系统的灵敏度和性能。
低噪声放大器的性能指标
总结词
低噪声放大器的性能指标主要包括增益、噪声系数、线性度等。
详细描述
增益是低噪声放大器的重要指标，表示放大器对输入信号的放大倍数。噪声系数是衡量低噪声放大器性能的重要 参数，表示信号在放大过程中引入的噪声量。线性度则表示放大器在放大信号时保持信号不失真的能力。
采取电磁屏蔽、滤波等措施， 减小外部噪声对放大器性能的 影响。
降低闪烁噪声
采用适当的偏置条件和频率补 偿，降低闪烁噪声的影响。
03
CATALOGUE
低噪声放大器的电路设计
晶体管的选择
总结词
晶体管的选择是低噪声放大器设计的关 键，需要考虑其噪声性能、增益、稳定 性等参数。
VS
详细描述
在选择晶体管时，需要考虑其噪声性能， 通常选用低噪声晶体管以减小放大器的噪 声。同时，需要考虑晶体管的增益，以保 证放大器能够提供足够的增益。此外，稳 定性也是需要考虑的一个重要参数，以确 保放大器在工作时不会发生振荡或失真。
匹配网络的设计
总结词
匹配网络的设计对于低噪声放大器的性能至 关重要，其主要作用是减小信号反射和减小 噪声。
详细描述
匹配网络是低噪声放大器中不可或缺的一部 分，其主要作用是减小信号反射和减小噪声 。设计时需要考虑阻抗匹配和噪声匹配，以 使信号尽可能少地反射回源端，同时减小放 大器的噪声。常用的匹配网络有LC匹配网络 、微带线匹配网络等。
《低噪声放大器设 计》ppt课件
目 录
低噪声放大器的设计与实现
低噪声放大器的设计与实现低噪声放大器是一种特殊的放大器，它主要用于在频率范围内放大微小信号，且尽可能地减小噪声干扰。
在现代电子通信、无线网络、雷达等领域都有广泛的应用。
本文将介绍低噪声放大器的设计与实现，同时探讨一些常见的优化方法。
一、低噪声放大器的设计基本原理低噪声放大器的实现需要满足多个条件，如宽带、低噪声、高增益、稳定性等，这些条件相互制约，需要在设计时进行平衡考虑。
首先，低噪声放大器需要使用低噪声信号源作为输入，这样才能尽可能减少噪声产生的影响。
其次，为了达到高增益的要求，可以使用多级放大器来实现。
不过，每一级放大器都会引入一些噪声，因此需要对每一级放大器进行优化，以达到低噪声的目标。
低噪声放大器的设计还要满足传输线和匹配网络的要求。
传输线的设计需要尽可能减少传输线的损耗和噪声，同时匹配网络的设计则需要将输出端的负载和输入端的驱动电路匹配，以保证信号传输的最大功率。
二、低噪声放大器的实现方法低噪声放大器的实现方法有很多种，这里我们介绍一种常用的方法：差分放大器。
差分放大器是一种基于差分放大器电路结构而形成的放大器，它有两个输入，每个输入通过独立放大的电路，输出相减。
差分放大器可以通过噪声消除的方式减少输入信号中的噪声干扰，同时也可以增加信号的线性范围和热稳定性。
差分放大器的实现需要使用两个宽带放大器，一个用于正向增益，一个用于反转增益。
为了保证放大器的相位稳定性和增益平衡，需要使用一些调节网络和补偿电路。
其中，调节网络可以在信号到达输入端时调整放大器的增益，从而保证放大器的线性度。
而补偿电路则可以减少放大器中信号反馈的影响，提高放大器的稳定性。
三、低噪声放大器的优化方法在低噪声放大器的设计中，需要综合考虑多种因素，如噪声、增益、速度、频率响应等。
针对这些因素，有几种常用的优化方法可以帮助提高低噪声放大器的性能。
1. 选择适当的放大器器件放大器的选型是影响低噪声放大器性能的重要因素。
选择合适的放大器器件可以大大提高低噪声放大器的增益和灵敏度。
低噪声放大器 测试方法
低噪声放大器测试方法1.引言1.1 概述低噪声放大器是一种在电子设备中广泛应用的重要组件，其主要功能是放大输入信号并保持较低的信号噪声水平。
在很多应用领域中，特别是在通信系统、雷达系统和传感器等领域中，低噪声放大器的性能对整个系统的工作稳定性和灵敏度起着至关重要的作用。
低噪声放大器的设计目标是在尽可能放大输入信号的同时，尽量减少额外的噪声引入。
这就要求设计人员在选择合适的材料、电路拓扑和组件参数时，综合考虑放大器的增益和噪声性能。
为了确保低噪声放大器的工作稳定性和可靠性，需要对其进行严格的测试和评估。
本文将介绍低噪声放大器测试的方法。
首先，我们将详细讨论测试方法的选择标准，包括测试设备的选择、测试环境的搭建以及测试参数的设置等。
然后，我们将介绍常用的低噪声放大器测试方法，包括噪声系数测试、增益测试和输入输出阻抗测试等。
针对每种测试方法，我们将详细介绍其原理、测试步骤以及数据分析方法。
通过本文的学习，读者将能够全面了解低噪声放大器测试的方法和技巧，能够准确评估和验证低噪声放大器的性能。
同时，本文还将提供一些实用的测试经验和建议，帮助读者在实际应用中更好地设计和应用低噪声放大器。
综上所述，本文旨在为读者提供关于低噪声放大器测试方法的详细介绍，帮助读者掌握低噪声放大器测试的技巧，提高低噪声放大器的设计和应用水平。
1.2 文章结构文章结构的设计是为了让读者能够清晰地了解整篇文章的组织和内容安排。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分（1.1）首先会对低噪声放大器进行概述，介绍该技术的基本概念和应用领域。
接下来，会简要介绍文章的结构，包括每个部分的内容和组织方式。
最后，会明确本文的目的，即介绍低噪声放大器的测试方法。
引言部分的目的是引起读者的兴趣，提供一个整体的框架，帮助读者了解本文的主要内容。
正文部分（2.1和2.2）是本文的重点，将详细介绍低噪声放大器的定义、重要性和基本原理。
在2.1部分，会详细解释低噪声放大器的概念，并探讨其在实际应用中的重要性和优势。
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第2章 低噪声放大器
2019年1月14日星期一
晶体管的Ｙ参数可以通过测量得到。根据Ｙ参数方程, 分别
使输出端或输入端交流短路, 在另一端加上直流偏压和交流测试 信号, 然后测量输入端或输出端的交流电压及交流电流的振幅和 所以，Y参数又称为短路导纳参数。通过查阅晶体管手册也可得
相位, 将这些测量值代入式（2．2．1）中就可求得四个导纳参数。
反向传输导纳为
I yie b U b U I y re b U c
c 0
正向传输导纳为
0 U b
I y fe c U b U
输出导纳为
c 0
I yoe c U c
0 U b
第2章 低噪声放大器
2019年1月14日星期一
b
b I
2
Ui
g
Po
Pi
，其中
4 CL gL
+ Uo
yfeUi Coe
பைடு நூலகம்ie
goe
_
5
Y参数等效电路
n1yfeUi + g C L Uo′ _
N 45 N 12 设：n1 ，n2 N 13 N 13
2 2 C n1 C oe n2 CL C C
则下图中：
将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路
第2章 低噪声放大器 2.1 小信号放大电路
2019年1月14日星期一
高频小信号放大电路分为窄频带放大电路和宽频带放大电 路两大类。 前者对中心频率在几百千赫兹到几吉赫兹, 频谱宽 度在几千赫兹到几兆赫兹内的微弱信号进行线性放大, 故不但需
要有一定的电压增益, 而且需要有选频能力。 后者对频带宽度
为几兆赫兹甚至几吉赫兹以上的微弱信号进行线性放大, 故要求 放大电路的下限截止频率很低(有些要求到零频即直流), 上限截 止频率很高。
交流通路
二、主要参数分析计算 第2章 低噪声放大器 1、放大器的交流小信号等效等效电路
yie gie jC ie y U yoe goe jCoe _ y L g L jC L y fe gm （忽略C ie 和yre ）
+
i
2019年1月14日星期一
3 2 C L 1
现以共发射极接法的晶体管为例, 将其看作一个双口网络, 如图2．2．1所示, 相应的Ｙ参数方程为
yU y U I ie b re c b y U y U I fe b oe c c
(2.2.1)
第2章 低噪声放大器
其中, 输入导纳为
2019年1月14日星期一
n1 n2 y feU i U o n2U o g (1 j )
将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路
当输出回路谐振时， ξ =0，即为纯电导。因此，谐振时电压 n1 n2 y fe U0 增益Auo为：
Auo
（2）功率增益（谐振时功率放大倍数）
定义：APo＝ Pi U i
到各种型号晶体管的Ｙ参数。
需要注意的是, Ｙ参数不仅与静态工作点的电压、电流相量 值有关, 而且是工作频率和静态工作点的函数。 例如，当发射极 . 电流Ie增加时, 输入与输出电导都将增大。当工作频率较低时, 电 容效应的影响逐渐减弱。所以无论是测量还是查阅晶体管手册,
都应注意工作条件和工作频率。
第 2 章 低噪声放大器 2.3 单调谐回路谐振放大器电路
第2章 低噪声放大器
2019年1月14日星期一
窄频带放大电路由双极型晶体管 (以下简称晶体管)、 场效 应管或集成电路等有源器件提供电压增益, 由LC谐振回路、 陶
瓷滤波器或声表面波滤波器等器件实现选频功能。 它有两种主
要类型： 以分立元器件为主的谐振放大器和以集成电路为主的 集中选频放大器。 宽频带放大电路也由晶体管、 场效应管或集成电路提供电 压增益。 为了展宽工作频带, 不但要求有源器件的高频性能好,
＋
c I
＋
c
b
b I
＋ yie
c I
＋
c
b U
e －
c U
－ e
b U
e －
c yreU
b yfeU
yo e
c U
－ e
(a)
(b )
图 2.2.1 晶体管共发射极Y参数等效电路
第2章 低噪声放大器
2019年1月14日星期一
. 图中受控电流源 yreUc表示输出电压对输入电流的控制作用 . （反向控制）；yreUb表示输入电压对输出电流的控制作用（正 向控制）。ｙfe越大, 表示晶体管的放大能力越强；yre越大, 表示 晶体管的内部反馈越强。yre的存在对实际工作带来很大危害, 是 谐振放大器自激的根源, 同时也使分析过程变得复杂, 因此应尽 可能使其减小或削弱它的影响。
而且在电路结构上采取了一些改进措施。
高频小信号放大电路是线性放大电路。Y参数等效电路和 混合π型等效电路是分析高频晶体管电路线性工作的重要工具。
第2章 低噪声放大器 2.2 谐 振 放 大 器
2019年1月14日星期一
由晶体管、 场效应管或集成电路与ＬＣ并联谐振回路组成
的高频小信号谐振放大器广泛用于广播、 电视、 通信、 雷达
等接收设备中, 其作用是将微弱的有用信号进行线性放大并滤除 不需要的噪声和干扰信号。 谐振放大器的主要性能指标是电压增益、 通频带、 矩形系 数和噪声系数。 本节仅分析由晶体管和LC回路组成的谐振放大器。
第2章 低噪声放大器
效电路进行分析比较合适。
2019年1月14日星期一
由于谐振放大器的工作频段较窄， 故采用晶体管Y参数等
一、电路和工作原理
2019年1月14日星期一
3
2 C + Ui _ + U _i L
4 + Uo _
1
5
1、采用分压式稳定偏置 电路； 2、T工作在甲类放大状 态； 3、输出端采用并联谐振 电路，起选频作用，T的 集电极采用部分接入， 以提高谐振回路的有载Q 值； 4、信号输入与输出为实 现阻抗匹配、满足最大 功率传输均采用变压器 耦合。
2 2 g n1 goe n2 g L g0 ( g0为LC回路的损耗)
2、分析计算
第2章 低噪声放大器
n1yfeUi
2019年1月14日星期一 + C L Uo′ _
（1）电压增益（电压放大倍数）
U o I Z n1 y feU i g (1 j )
g