如何實(shí)現(xiàn)GPS接收機(jī)的低噪聲放大器的設(shè)計？

低噪聲運(yùn)算放大器是一種非常重要的電子元件，它可以在電路中起到放大信號的作用。

它的獨(dú)特之處在于它的噪聲很小，這使得它非常適合在需要高精度信號放大的場合使用。在本文中，我們將深入探討低噪聲運(yùn)算放大器的特點(diǎn)、優(yōu)勢和應(yīng)用。

我們來看一下低噪聲運(yùn)算放大器的特點(diǎn)。它的特點(diǎn)主要有以下幾個方面：

1. 噪聲?。旱驮肼曔\(yùn)算放大器的噪聲很小，這使得它非常適合在需要高精度信號放大的場合使用。

2. 高增益：低噪聲運(yùn)算放大器的增益很高，這使得它能夠放大非常微弱的信號。

3. 寬帶寬：低噪聲運(yùn)算放大器的帶寬很寬，這使得它可以放大高頻信號。

4. 低偏置電流：低噪聲運(yùn)算放大器的偏置電流很小，這可以減少電路中的功耗。

接下來，我們來看一下低噪聲運(yùn)算放大器的優(yōu)勢。低噪聲運(yùn)算放大器的優(yōu)勢主要有以下幾個方面：

1. 高精度：低噪聲運(yùn)算放大器的噪聲很小，這使得它非常適合在需要高精度信號放大的場合使用。

2. 低功耗：低噪聲運(yùn)算放大器的偏置電流很小，這可以減少電路中的功耗。

3. 高速度：低噪聲運(yùn)算放大器的帶寬很寬，這使得它可以放大高頻信號。

4. 可靠性高：低噪聲運(yùn)算放大器的性能非常穩(wěn)定，這使得它在工業(yè)控制和儀表領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

我們來看一下低噪聲運(yùn)算放大器的應(yīng)用。低噪聲運(yùn)算放大器的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

1. 儀器儀表：低噪聲運(yùn)算放大器可以用于各種儀器儀表，如電壓表、電流表、頻率計等。

2. 傳感器信號放大：低噪聲運(yùn)算放大器可以用于傳感器信號放大，如溫度傳感器、壓力傳感器、光電傳感器等。

3. 高速數(shù)據(jù)采集：低噪聲運(yùn)算放大器可以用于高速數(shù)據(jù)采集，如高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器、高速采樣系統(tǒng)等。

4. 通信電路：低噪聲運(yùn)算放大器可以用于通信電路，如調(diào)制解調(diào)器、信號放大器等。

總之，低噪聲運(yùn)算放大器是一種非常重要的電子元件，它的噪聲小、增益高、帶寬寬、偏置電流小等特點(diǎn)使得它在各種領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如果您需要在電路中使用高精度信號放大器，那么低噪聲運(yùn)算放大器是您的選擇!

“隨著便攜式設(shè)備市場的爆發(fā)性成長，手機(jī)環(huán)境下的射頻干擾，已成為手機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計中最大的挑戰(zhàn)之一。而我們最新推出的GPS低噪聲放大器AW5005，可以快速有效的解決上述問題。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)LNA方案相比，AW5005提供了更低的噪聲系數(shù)、更好的線性度、更快的交貨時間和更有競爭力的性能，完全達(dá)到了業(yè)界最高的性能指標(biāo)，特別適用于手機(jī)內(nèi)置的導(dǎo)航系統(tǒng)接收前端?！?

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展和手機(jī)功能的不斷增多，手機(jī)中各種射頻標(biāo)準(zhǔn)的相互干擾問題日益凸顯。目前手機(jī)中集成的射頻標(biāo)準(zhǔn)主要有第二代數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)GSM，第三代TD-SCDMA/ WCDMA，第四代TD/FDD-LTE，藍(lán)牙Bluetooth，調(diào)頻收音FM-radio，無線局域網(wǎng)WLAN等等。相比之下，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號強(qiáng)度非常微弱，手機(jī)中其它射頻干擾會驅(qū)使接收系統(tǒng)的射頻前端進(jìn)入飽和狀態(tài)，接收性能隨之惡化，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致接收系統(tǒng)功能失效。

艾為EZ-GPS低噪聲放大器產(chǎn)品系列，延續(xù)了艾為之前廣為應(yīng)用的EZ-FM產(chǎn)品系列使用方便，對應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢。AW5005作為EZ-GPS的第一款芯片，有5項(xiàng)技術(shù)發(fā)明專利在申請中。特別是其中的Smart-Linear線性度提升技術(shù)，在保持極低噪聲系數(shù)和高功率增益的同時，提供了業(yè)界極具競爭力的高線性度指標(biāo)，有效保證了GPS微弱信號在強(qiáng)干擾環(huán)境中的最佳接收。AW5005提供高達(dá)3000V的人體模式(HBM)ESD保護(hù)能力，非常適用于手機(jī)等移動終端中的內(nèi)置GPS設(shè)計。除此之外，AW5005可以適用各種不同感值和類型的輸入匹配電感而保持性能不變，相比同類產(chǎn)品，該特點(diǎn)使得用戶應(yīng)用更為靈活多變。AW5005提供纖小的1.5mm*1.0mm的DFN 6管腳封裝，可減小面積、降低成本并且改善接收效果，非常適用于手機(jī)中的有源天線或貼片天線系統(tǒng)。

低噪聲放大器(Low Noise Amplifier，LNA)廣泛應(yīng)用于射電天文、衛(wèi)星接收、雷達(dá)通信等收信機(jī)靈敏度要求較高的領(lǐng)域，主要作用是放大所接收的微弱信號、降低噪聲、使系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)。而噪聲系數(shù)(Noise Figure，NF)作為其一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)直接反映整個系統(tǒng)的靈敏度，所以LNA設(shè)計對整個系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。

1 GPS接收機(jī)低噪聲放大器的設(shè)計

設(shè)計的LNA主要指標(biāo)為：工作頻率為1 520～1 600 MHz;噪聲系數(shù)NF16.0 dB;輸入駐波比<2;輸出駐波比<1.5。

1.1 器件選擇

選擇合適的器件，考慮到噪聲系數(shù)較低、增益較高，所以選擇PHEMT GaAsFET低噪聲晶體管。在設(shè)計低噪聲放大器前，首先要建立晶體管的小信號模型，一般公司都會提供具有現(xiàn)成模型的放大器件。這里選擇Agilent公司的生產(chǎn)的ATF-54143。1.52～1.60 GHz頻帶內(nèi)，設(shè)計反τ型匹配網(wǎng)絡(luò)，該匹配網(wǎng)絡(luò)由集總元件電感、電容構(gòu)成。選擇電感時，要選擇高Q電感。為了在模擬仿真中能夠與實(shí)際情況相符合，選用Murata公司的電感和電容模型。這里選用貼片電感型號為LQWl8，貼片電容型號為GRMl8，電感LQWl8在1.6 GHz典型Q值為80。

1.2 直流偏置

在設(shè)計低噪聲放大器中，設(shè)計直流偏置的目標(biāo)是選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，靜態(tài)點(diǎn)的好壞直接影響電路的噪聲、增益和線性度。由電阻組成的簡單偏置網(wǎng)絡(luò)可以為ATF-54143提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，但溫度性較差?？捎糜性雌镁W(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)溫度性差的缺點(diǎn)，但有源偏置網(wǎng)絡(luò)會使電路尺寸增加，加大了電路板排版的難度以及增加了功率消耗。在設(shè)計實(shí)際電路中，要根據(jù)具體情況選擇有源偏置網(wǎng)絡(luò)，或是電阻偏置網(wǎng)絡(luò)。就文中的LNA而言，考慮到結(jié)構(gòu)和成本，這里選擇電阻無源偏置網(wǎng)絡(luò)。采用Agilenl的ATF54143，根據(jù)該公司給出的datasheet指標(biāo)，設(shè)計Vds=3.8 V、Ids=ll mA偏置工作點(diǎn)。因?yàn)樵陔娏鳛閘lmA時ATF-54143性能較好。電阻R3為100 Ω;R2為680 Ω;R1為60 Ω。