低噪声放大器的原理

Question

如题所述

Answer 1

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。

Answer 2

地球站的品质因数(G/T)主要取决于天线和低噪声放大器(LNA)的性能。接收系统的噪声温度Ts是指折算到LNA输入端的系统等效噪声温度，它主要由天线噪声温度TA、馈线损耗LALA和低噪声接收机噪声三个部分组成，如图所示。
因此Ts之值为
Tss==Te ++ TaTA/LaA ++(1 -－ 1/LaLA)To
式中：
TsTs为接收系统噪声温度
To为接收系统折算到LNA输入端的等效噪声温度
TaTA为天线噪声温度
LaLAA为馈线损耗(真值)
To 为环境温度(To==293K)
可以算出，当馈线损耗增大0.1dB时，系统噪声温度就要增加约6.7K。可见馈线损耗对系统噪声温度影响极大，故馈线要尽可能短。实际上地球站的LNA往往直接安装在馈源尾端的机舱中。