低噪声放大器

时间:2024-07-04 20:43:32编辑:优化君

低噪声放大器的应用

LNA经历了早期液氦致冷的参量放大器、常温参量放大器的发展过程,随着现代科学技术的高速发展,近几年已被微波场效应晶体管放大器所取代,此种放大器具有尺寸小、重量轻和成本低的优异特性。特别是在射频特性方面具有低噪声、宽频带和高增益的特点。在C、Ku、Kv 等频段中已被广泛的使用,目前常用的低噪声放大器的噪声温度可低于45K。

低噪声放大器的原理

低噪声放大器的原理: 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:ATF54143,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。 3. 放大管:进一步放大高频信号 。 4. 限幅组件:包含由PIN管组成压控的衰减电路(ALC),由HMC273组成的数控衰减电路(ATT)。 5. 检波组件:对模块的输出功率由MAX-4003芯片构成的检波电路检测出输出功率的大小。 6. 限幅运算电路:由检波组件对高频信号的检测出的功率大小的输出直流电压进行运算,对限幅电路进行控制。低噪声放大器,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),其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。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。在工作频率和信源内阻均给定的情况下,噪声系数也和晶体管直流工作点有关。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级联的低噪声放大电路。应用:噪声放大器(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,NoiseFigure)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最佳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。

低噪声放大器的产品信息

噪声放大器(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最佳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同级产品最佳的噪声指数。 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。通过低噪声指数和高OIP3,这些Avago的新低噪声放大器可以提供基站接收器路径比现有放大器产品更大的设计空间。可调整能力和共通引脚安排带来设计优化和灵活度 ·1500MHz到2300MHz工作同级最佳噪声指数(NF):0.48dB @ 1900MHz35dBm OIP317.8dB增益21dBm P1dB @ 1900MHz·2300MHz到4000MHz工作低噪声指数(NF):0.59dB @ 2500MHz35dBm OIP317.5dB增益22dBm P1dB @ 2500MHz·单一5V电源,低功耗典型51mA (1500MHz - 2300MHz)典型56mA (2300MHz - 4000MHz)·器件采共通引脚安排和匹配电路简化印刷电路板设计和生产·采用特有工艺:0.25μm GaAs增强模式pHEMT封装和温度范围这两款低噪声放大器采用2.0 x 2.0 x 0.85 mm大小,符合RoHS要求的8引脚表面贴装QFN封装供货,所有器件都可以在-40oC到+85oC的宽广温度范围下工作。

理工学科是什么

  理工学科是指理学和工学两大学科。理工,是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。
  理学
  理学是中国大学教育中重要的一支学科,是指研究自然物质运动基本规律的科学,大学理科毕业后通常即成为理学士。与文学、工学、教育学、历史学等并列,组成了我国的高等教育学科体系。
  理学研究的内容广泛,本科专业通常有:数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、应用物理学、化学、应用化学、生物科学、生物技术、天文学、地质学、地球化学、地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统、地球物理学、大气科学、应用气象学、海洋科学、海洋技术、理论与应用力学、光学、材料物理、材料化学、环境科学、生态学、心理学、应用心理学、统计学等。

  工学
  工学是指工程学科的总称。包含 仪器仪表 能源动力 电气信息 交通运输 海洋工程 轻工纺织 航空航天 力学生物工程 农业工程 林业工程 公安技术 植物生产 地矿 材料 机械 食品 武器 土建 水利测绘 环境与安全 化工与制药 等专业。


长春理工测控技术与仪器都设有哪些学科

测控本身是一个专业,要学的东西很多,光机电算都有,压力很大,课时很多,大一大二公共基础课,大三大四专业课及专业选修课;基本上所有的物理学一遍,力学分:材料力学,理论力学;光学:应用光学,物理光学,光学CAD等;电学:模拟电路,数字电路;机械:工程制图,机械原理等;计算机:C语言,单片机,微机原理; 还有大四分各种方向后的专业选修课,太多了,不一一列举,如光学工艺,检测技术
以上所有的学科都会学习,分散在大一到大四不等,我们当时大二大三,基本天天从早到晚上课,从早八点到晚6点的,考试压力也比其他院压力大,曾经四天连续考7科,基本上意味着,天天熬夜看书
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什么是阻抗匹配?它的作用是什么?谢绝网上复制粘贴。不懂的请勿乱回答

阻抗匹配知识概述 [复制链接]
阻抗匹配是信号传输过程中信源内阻抗和负载阻抗之间特定的配合关系。也是一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系,以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。主要用于使传输线上所有高频的微波信号皆能传至负载点上,并不会有信号反射回来源点,进而提高了能源效益。本文我们将介绍PCB设计知识中有关阻抗匹配的一些研究。


  一 阻抗匹配的研究
  在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技术可以说是丰富多样,但是在具体的系统中怎样才能比较合理的应用,需要衡量多个方面的因素。例如我们在系统中设计中,很多采用的都是源段的串连匹配。对于什么情况下需要匹配,采用什么方式的匹配,为什么采用这种方式。
  例如:差分的匹配多数采用终端的匹配;时钟采用源段匹配;


  1、 串联终端匹配
  串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射.
  串联终端匹配后的信号传输具有以下特点:
  A 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播;
  B 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。
  C 反射信号与源端传播的信号叠加,使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同;
  D 负载端反射信号向源端传播,到达源端后被匹配电阻吸收;?
  E 反射信号到达源端后,源端驱动电流降为0,直到下一次信号传输。
  相对并联匹配来说,串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
  选择串联终端匹配电阻值的原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。理想的信号驱动器的输出阻抗为零,实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗,而且在信号的电平发生变化时,输出阻抗可能不同。比如电源电压为+4.5V的CMOS驱动器,在低电平时典型的输出阻抗为37Ω,在高电平时典型的输出阻抗为45Ω[4];TTL驱动器和CMOS驱动一样,其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。因此,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只能折中考虑。
  链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配,所有的负载必须接到传输线的末端。否则,接到传输线中间的负载接受到的波形就会象图3.2.5中C点的电压波形一样。可以看出,有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度的一半。显然这时候信号处在不定逻辑状态,信号的噪声容限很低。
  串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小,不会给驱动器带来额外的直流负载,也不会在信号和地之间引入额外的阻抗;而且只需要一个电阻元件。


  2、 并联终端匹配
  并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射的目的。实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。
  并联终端匹配后的信号传输
  具有以下特点:
  A 驱动信号近似以满幅度沿传输线传播;
  B 所有的反射都被匹配电阻吸收;
  C 负载端接受到的信号幅度与源端发送的信号幅度近似相同。
  在实际的电路系统中,芯片的输入阻抗很高,因此对单电阻形式来说,负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻抗相近或相等。假定传输线的特征阻抗为50Ω,则R值为50Ω。如果信号的高电平为5V,则信号的静态电流将达到100mA。由于典型的TTL或CMOS电路的驱动能力很小,这种单电阻的并联匹配方式很少出现在这些电路中。
  双电阻形式的并联匹配,也被称作戴维南终端匹配,要求的电流驱动能力比单电阻形式小。这是因为两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相匹配,每个电阻都比传输线的特征阻抗大。考虑到芯片的驱动能力,两个电阻值的选择必须遵循三个原则:
  ⑴. 两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相等;
  ⑵. 与电源连接的电阻值不能太小,以免信号为低电平时驱动电流过大;
  ⑶. 与地连接的电阻值不能太小,以免信号为高电平时驱动电流过大。
  并联终端匹配优点是简单易行;显而易见的缺点是会带来直流功耗:单电阻方式的直流功耗与信号的占空比紧密相关?;双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗。因而不适用于电池供电系统等对功耗要求高的系统。另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般的TTL、CMOS系统中没有应用,而双电阻方式需要两个元件,这就对PCB的板面积提出了要求,因此不适合用于高密度印刷电路板。
  当然还有:AC终端匹配; 基于二极管的电压钳位等匹配方式。


  二 将讯号的传输看成软管送水浇花
  1、 数位系统之多层板讯号线(Signal Line)中,当出现方波讯号的传输时,可将之假想成为软管(hose)送水浇花。一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接在水龙头。当握管处所施压的力道恰好,而让水柱的射程正确洒落在目标区时,则施与受两者皆欢而顺利完成使命,岂非一种得心应手的小小成就?
  2、 然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源,甚至还可能因强力水压无处宣泄,以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱!不仅任务失败横生挫折,而且还大捅纰漏满脸豆花呢!
  3、 反之,当握处之挤压不足以致射程太近者,则照样得不到想要的结果。过犹不及皆非所欲,唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜。
  4、 上述简单的生活细节,正可用以说明方波(Square Wave)讯号(Signal)在多层板传输线(Transmission Line,系由讯号线、介质层、及接地层三者所共同组成)中所进行的快速传送。此时可将传输线(常见者有同轴电缆Coaxial Cable,与微带线Microstrip Line或带线Strip Line等)看成软管,而握管处所施加的压力,就好比板面上“接受端”(Receiver)元件所并联到Gnd的电阻器一般,可用以调节其终点的特性阻抗(Characteristic Impedance),使匹配接受端元件内部的需求。


  三 传输线之终端控管技术(Termination)
  1、 由上可知当“讯号”在传输线中飞驰旅行而到达终点,欲进入接受元件(如CPU或Meomery等大小不同的IC)中工作时,则该讯号线本身所具备的“特性阻抗”,必须要与终端元件内部的电子阻抗相互匹配才行,如此才不致任务失败白忙一场。用术语说就是正确执行指令,减少杂讯干扰,避免错误动作”。一旦彼此未能匹配时,则必将会有少许能量回头朝向“发送端”反弹,进而形成反射杂讯(Noise)的烦恼。
  2、 当传输线本身的特性阻抗(Z0)被设计者订定为28ohm时,则终端控管的接地的电阻器(Zt)也必须是28ohm,如此才能协助传输线对Z0的保持,使整体得以稳定在28 ohm的设计数值。也唯有在此种Z0=Zt的匹配情形下,讯号的传输才会最具效率,其“讯号完整性”(Signal Integrity,为讯号品质之专用术语)也才最好。


  四 特性阻抗(Characteristic Impedance)
  1、 当某讯号方波,在传输线组合体的讯号线中,以高准位(High Level)的正压讯号向前推进时,则距其最近的参考层(如接地层)中,理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行(等于正压讯号反向的回归路径Return Path),如此将可完成整体性的回路(Loop)系统。该“讯号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结,即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所共同呈现的瞬间阻抗值(Instantanious Impedance),此即所谓的“特性阻抗”。  是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽(w)、线厚(t)、介质厚度(h)与介质常数(Dk)都扯
  上了关系。
  2、 阻抗匹配不良的后果  由于高频讯号的“特性阻抗”(Z0)原词甚长,故一般均简称之为“阻抗”。读者千万要小心,此与低频AC交流电(60Hz)其电线(并非传输线)中,所出现的阻抗值(Z)并不完全相同。数位系统当整条传输线的Z0都能管理妥善,而控制在某一范围内(±10﹪或 ±5﹪)者,此品质良好的传输线,将可使得杂讯减少,而误动作也可避免。  但当上述微带线中Z0的四种变数(w、t、h、 r)有任一项发生异常,例如讯号线出现缺口时,将使得原来的Z0突然上升(见上述公式中之Z0与W成反比的事实),而无法继续维持应有的稳定均匀(Continuous)时,则其讯号的能量必然会发生部分前进,而部分却反弹反射的缺失。如此将无法避免杂讯及误动作了。例如浇花的软管突然被踩住,造成软管两端都出现异常,正好可说明上述特性阻抗匹配不良的问题。
  3、 阻抗匹配不良造成杂讯  上述部分讯号能量的反弹,将造成原来良好品质的方波讯号,立即出现异常的变形(即发生高准位向上的Overshoot,与低准位向下的Undershoot,以及二者后续的Ringing)。此等高频杂讯严重时还会引发误动作,而且当时脉速度愈快时杂讯愈多也愈容易出错。

这个是网上找到,感觉讲的蛮不错,希望对你有帮助。


为什么高频小信号谐振放大器中要考虑阻抗匹配?如何实现阻抗匹配?常用有那些连接方式?

不只高频,信号放大都考虑阻抗匹配。目的是充分利用前级放大器或信号源的输出能力,减少放大级数,得到最大的放大效果。 其基本原理是:负载得到最大功率的条件,负载电阻等于电源内阻。 根据电路结构,阻抗匹配可以用选择输出电路形式、偶合电路形式、输入电路形式来达到。 如射极输出、集电极输出、变压器藕合、基极输入、射极输入等。还可根据不同放大元件的输出、输入阻抗特性选用,如场效应管、MOS电路等。


低噪声放大器技术指标有哪些

LNA经历了早期液氦致冷的参量放大器、常温参量放大器的发展过程,随着现代科学技术的高速发展,近几年已被微波场效应晶体管放大器所取代,此种放大器具有尺寸小、重量轻和成本低的优异特性。特别是在射频特性方面具有低噪声、宽频带和高增益的特点。在C、Ku、Kv等频段中已被广泛的使用,目前常用的低噪声放大器的噪声温度可低于45K。


功率放大器、低噪声放大器、射频放大器和普通放大器的区别都有哪些?最好详细点

功率放大器是一个比较宽的定义:其功能是提升信号的功率,即输出信号功率比输入信号大,当然不同应用中对功率“大”的定义是不同的。
功率放大器所放大的信号不同决定了功率放大器本身的不同。如音响中用的功放属于音频功放,放大射频(约1MHz~1000MHz)信号的功放称为射频功放,等等。

放大器是更宽的一个定义,所有输出量比输入量大的装置都可以称为放大器。所谓普通也要看怎么个普通法,不同的应用会有成百上千种放大器了。低频模拟信号中最常用的运输放大器,一般是对电压或电流进行放大,不用了传输功率(能量)。

低噪声放大器是指放大器噪声系数很低(例如小于1dB)的放大电路。在射频微波领域,需要针对噪声系数做最佳匹配,对于增益和功率传递特性要有所牺牲。噪声系数的概念楼主可以百度或翻翻教科书。


低噪声放大器的正文

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),其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。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。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(见放大)来表示或用取对数值的噪声系数FN表示FN=10lgF(dB)理想放大器的噪声系数F=1(0分贝),其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。设计良好的低噪声放大器的FN可达3分贝以下。在噪声系数很低的场合,通常也用噪声温度Te作为放大器噪声性能的量度:Te=T0(F-1)。式中T0为室温。在这里,它和噪声温度Te的单位都是开尔文(K)。多级放大器的噪声系数F主要取决于它的前置级。若F1,F2,…,Fn依次为各级放大器的噪声系数,则式中A1,…,An-1依次为各级放大器的功率增益。前置级的增益A1越大,则其后各级放大器对总噪声系数F的影响越小。单级放大器的噪声系数主要取决于所用的有源器件及其工作状态。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Tθ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。晶体管的自身噪声由下列四部分组成。①闪烁噪声,其功率谱密度随频率f的降低而增加,因此也叫作1/f噪声或低频噪声。频率很低时这种噪声较大,频率较高时(几百赫以上)这种噪声可以忽略。②基极电阻rb'b的热噪声和。③散粒噪声,这两种噪声的功率谱密度基本上与频率无关。④分配噪声,其强度与f的平方成正比,当f高于晶体管的截止频率时,这种噪声急剧增加。图1是晶体管噪声系数F随频率变化的曲线。对于低频,特别是超低频低噪声放大器,应选用1/f噪声小的晶体管;对于中、高频放大,则应尽量选用高的晶体管,使其工作频率范围位于噪声系数-频率曲线的平坦部分。场效应晶体管没有散粒噪声。在低频时主要是闪烁噪声,频率较高时主要是沟道电阻所产生的热噪声。通常它的噪声比晶体管的小,可用于频率高得多的低噪声放大器。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。图2是考虑了自身噪声的放大器模型。us和Rs分别为信源电压和内阻,Rs的热噪声电压均方值等于4kTRs墹f,式中T为绝对温度,k为玻耳兹曼常数,墹f为放大器通带。放大器自身噪声用噪声电压均方值和噪声电流均方值表示,它们是晶体管工作状态的函数,可以用适当方法来测量。这样,放大器的噪声系数F可写作放大管的直流工作点一旦确定,和亦随之确定,这样,噪声系数F将主要是信源内阻Rs的函数。Rs有一使F为最小的最佳值(图3)。在工作频率和信源内阻均给定的情况下,噪声系数也和晶体管直流工作点有关。发射极电流IE有一使噪声系数最小的最佳值,典型的F-IE曲线如图4所示。晶体管放大器的噪声系数基本上与电路组态无关。但共发射极放大器具有适中的输入电阻,F为最小时的最佳信源电阻Rs和此输入电阻比较接近,输入电路大体上处于匹配状态,增益较大。共基极放大器的输入电阻小,共集电极放大器的输入阻抗高,两者均不易同时满足噪声系数小和放大器增益高的条件,所以都不太适于作放大键前置级之用。为了兼顾低噪声和高增益的要求,常采用共发射极-共基极级联的低噪声放大电路。

放大器内部噪声主要来源有哪些?它对放大器性能有何影响?

放大器内部噪声来源主要是电阻热噪声和晶体管噪声。
电阻热噪声是由电阻内部电子无规则运动而产生,所以它的大小随温度的升高而增大,同时电阻的阻值越大,产生的噪声也越大。
放大器中晶体管产生的噪声比电阻热噪声大得多,其噪声主要有散弹噪声、分配噪声、闪烁噪声、热噪声。
放大器内部噪声是一种随机信号,由于其频谱很宽,很难消除,当有用信号比放大器内部噪声大得多时,噪声的影响不明显,可以略去,但当输入信号非常微弱时,其值可与叠加在其上的内部噪声强度相比拟时,输出有用信号就会有很强的噪声背景,甚至完全被噪声淹没,所以在小信号放大器中噪声的影响是不能忽视的。


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