低噪聲放大器有哪些應用？

低噪聲放大器， 噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無線電接收機的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設備的放大電路。在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。

噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無線電接收機的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設備的放大電路。在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。由放大器所引起的信噪比惡化程度通常用噪聲系數(shù)F來表示。理想放大器的噪聲系數(shù) F=1(0分貝)，其物理意義是輸入信噪比等于輸出信噪比?，F(xiàn)代的低噪聲放大器大多采用晶體管、場效應晶體管;微波低噪聲放大器則采用變容二極管參量放大器，常溫 參放的噪聲 溫度Te可低于幾十度(絕對溫度)，致冷參量放大器可達20K以下，砷化鎵場效應晶體管低噪聲微波放大器的應用已日益廣泛，其噪聲系數(shù)可低于 2 分貝。放大器的噪聲系數(shù)還與晶體管的工作狀態(tài)以及信源內阻有關。為了兼顧低噪聲和高增益的要求，常采用共發(fā)射極一共基極基聯(lián)的低噪聲放大電路。

低噪聲放大器在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。由放大器所引起的信噪比惡化程度通常用噪聲系數(shù)F(見放大)來表示或用取對數(shù)值的噪聲系數(shù)FN表示FN=10lgF(dB)

低噪聲放大器

低噪聲放大器理想放大器的噪聲系數(shù)F=1(0分貝),其物理意義是輸出信噪比等于輸入信噪比。設計良好的低噪聲放大器的FN可達3分貝以下。在噪聲系數(shù)很低的場合,通常也用噪聲溫度Te作為放大器噪聲性能的量度：Te=T0(F-1)。式中T0為室溫。在這里，它和噪聲溫度Te的單位都是開爾文(K)。

低噪聲放大器多級放大器的噪聲系數(shù)F主要取決于它的前置級。若F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n依次為各級放大器的噪聲系數(shù)，則式中A1,…，An-1依次為各級放大器的功率增益。前置級的增益A1越大,則其后各級放大器對總噪聲系數(shù)F的影響越小。

低噪聲放大器單級放大器的噪聲系數(shù)主要取決于所用的有源器件及其工作狀態(tài)?，F(xiàn)代的低噪聲放大器大多采用晶體管、場效應晶體管;微波低噪聲放大器則采用變容二極管參量放大器，常溫參放的噪聲溫度Tθ可低于幾十度(絕對溫度)，致冷參量放大器可達20K以下。砷化鎵場效應晶體管低噪聲微波放大器的應用已日益廣泛，其噪聲系數(shù)可低于2分貝。

低噪聲放大器晶體管的自身噪聲由下列四部分組成。①閃爍噪聲，其功率譜密度隨頻率f的降低而增加，因此也叫作1/f噪聲或低頻噪聲。頻率很低時這種噪聲較大，頻率較高時(幾百赫以上)這種噪聲可以忽略。②基極電阻rb'b的熱噪聲和。③散粒噪聲，這兩種噪聲的功率譜密度基本上與頻率無關。④分配噪聲，其強度與f的平方成正比，當f高于晶體管的截止頻率時,這種噪聲急劇增加。圖1是晶體管噪聲系數(shù)F隨頻率變化的曲線。對于低頻，特別是超低頻低噪聲放大器,應選用1/f噪聲小的晶體管;對于中、高頻放大，則應盡量選用高的晶體管，使其工作頻率范圍位于噪聲系數(shù)-頻率曲線的平坦部分。

如今對無線通信設備和高速計算設備的市場需求不斷增長，而低成本和高集成度已成為集成電路，比如低噪聲放大器(LNA)是商業(yè)成功因素之一。

一、低噪聲放大器的介紹

低噪聲放大器(LNA)是運算放大器的一種，用于放大可能非常弱的信號。它通常位于非常靠近檢測設備的位置，以減少饋線中的損耗。這種有源天線裝置經(jīng)常用在GPS之類的微波系統(tǒng)中，因為同軸電纜饋線在微波頻率下的損耗非常大，例如，幾米電纜損耗10%會導致信噪比降低10%(SNR)。

二、低噪聲放大器的應用

低噪聲放大器是放置在無線電接收器電路前端的關鍵組件。使用低噪聲放大器，可通過低噪聲放大器的增益降低來自接收鏈后續(xù)級的噪聲的影響，而低噪聲放大器本身的噪聲則直接注入接收信號中。

低噪聲放大器必須在增加盡可能少的噪聲和失真的同時提高所需的信號功率，以便在系統(tǒng)的后面階段可以恢復該信號。良好的低噪聲放大器具有低NF(例如1dB)，足夠大的增益(例如20dB)。進一步的標準是工作帶寬，增益平坦度，穩(wěn)定性以及輸入和輸出電壓駐波比(VSWR)。

為了降低噪聲，放大器的第一級必須具有較高的放大率。因此，經(jīng)常使用JFET和HEMT。它們在高電流狀態(tài)下驅動，雖然效率不高，但會降低散粒噪聲的相對量。

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，地面站接收天線將連接到低噪聲放大器。由于接收信號較弱，因此需要低噪聲放大器。接收到的信號通常略高于背景噪聲。衛(wèi)星功率有限，因此它們使用低功率發(fā)射機。畢竟，發(fā)射機距離很遙遠并且容易遭受損耗。

低噪聲放大器可增強天線信號，以補償從(室外)天線到(室內)接收器的饋線損耗。在許多衛(wèi)星接收系統(tǒng)中，低噪聲放大器包括頻率塊下變頻器，該變頻器將具有較大饋線損耗的衛(wèi)星下行鏈路頻率(例如11GHz)轉換為具有較低饋線損耗的較低頻率(例如1GHz)。具有下變頻器的低噪聲放大器稱為低噪聲模塊下變頻器(LNB)。

在雷達射頻接收系統(tǒng)中，對系統(tǒng)性能指標的要求越來越高，其中低噪聲放大器是影響著整個接收系統(tǒng)的噪聲指標的重要因素。與普通的放大器相比，低噪聲放大器作用比較突出，一方面可以減少系統(tǒng)的雜波干擾，提高系統(tǒng)的靈敏度;另一方面可以放大系統(tǒng)的射頻信號，保證系統(tǒng)正常工作。因此，低噪聲放大器的性能制約著整個接收系統(tǒng)的性能，對整個接收系統(tǒng)性能的提高起了決定性的作用。因此，研制寬頻帶、高性能、更低噪聲的放大器，已經(jīng)成為微波技術中發(fā)展的核心之

低噪聲放大器是指噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無線電接收機的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設備的放大電路。在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。

由放大器所引起的信噪比惡化程度通常用噪聲系數(shù) F來表示。理想放大器的噪聲系數(shù) F=1(0分貝) ，其物理意義是輸出信噪比等于輸入信噪比?，F(xiàn)代的低噪聲放大器大多采用晶體管、場效應晶體管;微波低噪聲放大器則采用變容二極管參量放大器 ，常溫 參放的 噪聲 溫度 Te 可低于幾十度(絕對溫度)，致冷參量放大器可達 20K以下，砷化鎵場效應晶體管低噪聲微波放大器的應用已日益廣泛，其噪聲系數(shù)可低于 2 分貝。

放大器的噪聲系數(shù)還與晶體管的工作狀態(tài)以及信源內阻有關。在工作頻率和信源內阻均給定的情況下，噪聲系數(shù)也和晶體管直流工作點有關。為了兼顧低噪聲和高增益的要求，常采用共發(fā)射極一共基極級聯(lián)的低噪聲放大電路。