
LNA 的主要参数是噪声系数(NF)、增益和线性度。噪声来自热源及其它噪声源,噪声系数的典型值为0.5 - 1.5 dB。单级放大器的典型增益在10 - 20 dB 之间。有一些设计采用在低增益、低NF 级后加一个更高增益级的级联放大器,这种设计可能达到较高的NF,不过一旦初始信号已经“增大”,这样做就变得不那么重要。(有关LNA、噪声和射频接收器的详细内容,请参阅TechZone 中《低噪声放大器可以最大限度地提升接收器的灵敏度》一文。) LNA 的另一个问题是非线性度,因为合成谐波和互调失真可使接收到的信号质量恶化,在位误差率(BER) 相当低时使得信号解调和解码变得更加困难。通常用三阶交调点(IP3) 作为线性度的特征化参数,将三阶非线性项引起的非线性乘积与以线性方式放大的信号关联在一起;IP3 值越高,放大器性能的线性度越好。 功耗和能效在LNA 中通常不属于首要问题。就本质而言,绝大多数LNA 是功耗相当低且电流消耗在10 - 100 mA 之间的器件,它们向下一级提供电压增益,但不会向负载输送功率。此外,系统中仅采用一个或者两个LNA(后者常用于Wi-Fi 和5G 等接口的多功能天线设计中),因此通过低功耗LNA 节能的意义不大。 除工作频率和带宽外,各种LNA 相对来讲在功能上非常相似。一些LNA 还具有增益控制功能,因此能够应对输入信号的宽动态范围,而不会出现过载、饱和。在基站至手机通道损耗范围宽的移动应用中,输入信号强度变化范围如此之宽的情况会经常遇到,即使单连接循环也是如此。 输入信号到LNA 的路由以及来自其输出信号与元器件本身的规格一样重要。因此,设计人员必须使用复杂的建模和布局工具来实现LNA 的全部潜在性能。由于布局或阻抗匹配不佳,优质元器件可能容易劣化,因此务必要使用供应商提供的史密斯圆图(参见“史密斯圆图:射频设计中依旧至关重要的一个‘古老’图形工具”),以及支持仿真和分析软件的可靠电路模型。 由于这些原因,几乎所有在GHz 范围内工作的高性能LNA 供应商均会提供评估板或经过验证的印刷电路板布局,因为测试设置的每个方面都至关重要,包括布局、连接器、接地、旁路和电源。没有这些资源,设计人员就需要浪费时间来评估元器件在其应用中的性能。 基于GaAs 的LNA 的一个代表是HMC519LC4TR。这是一种来自Analog Devices 的18 到31 GHz pHEMT(假晶高电子迁移率晶体管)器件(图2)。这种无引线4×4 mm 陶瓷表面贴装封装可提供14 dB 的小信号增益,以及3.5 dB 的低噪声系数和+ 23 dBm 的高IP3。该器件可从单个+3 V 电源提取75 mA 电流。


根据此增强原理图生成评估板,详细说明布局和BOM,包括非FR4 印刷电路板材料的使用(图4(a) 和4(b))。









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