低噪音放大器,低噪音放大器是什么意思

低噪音放大器,低噪音放大器是什么意思

低噪音放大器　　低噪音放大器是一類特殊的電子放大器，主要用于通訊系統(tǒng)中將接收自天線的信號(hào)放大，以便于后級(jí)的電子設(shè)備處理。由于來(lái)自天線的信號(hào)一般都非常微弱，低噪音放大器一般情況下均位于非常靠近天線的部位，以減小信號(hào)通過(guò)傳輸線的損耗。這種“有源天線”的配置廣泛應(yīng)用于全球定位系統(tǒng)（GPS）等微波系統(tǒng)中。這是因?yàn)橥S電纜在微波頻率范圍內(nèi)損耗很大。
　　正是由于低噪音放大器位于整個(gè)接收機(jī)緊鄰天線的最先一級(jí)，它的特性直接影響著整個(gè)接收機(jī)接受信號(hào)的質(zhì)量。為了確保天線接收的信號(hào)能夠在接收機(jī)的最后一級(jí)被正確的恢復(fù)，一個(gè)好的低噪音放大器需要在放大信號(hào)的同時(shí)產(chǎn)生盡可能低的噪音以及失真。這兩個(gè)參數(shù)通常使用噪聲系數(shù)和三階輸入截止點(diǎn)來(lái)表征。
　　輸入和輸出端的阻抗匹配和噪聲匹配是實(shí)現(xiàn)高增益和低噪聲的關(guān)鍵。現(xiàn)代的低噪音放大器不僅要在一個(gè)窄帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，新的應(yīng)用（如超寬帶技術(shù)）的出現(xiàn)也要求其能夠在非常寬的頻率范圍內(nèi)（典型的頻帶寬度為3.1-10.6 GHz）實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和噪音匹配。

近二十年以來(lái), 半導(dǎo)體工藝技術(shù)遵循摩爾定律迅猛發(fā)展, 推動(dòng)和促進(jìn)著半導(dǎo)體器件產(chǎn)品性能和水平不斷發(fā)展。世界上各大半導(dǎo)體公司, 為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng), 紛紛更新和提升其設(shè)計(jì)和工藝技術(shù), 高性能的模擬放大器產(chǎn)品層出不窮。針對(duì)迅猛發(fā)展的微波通訊市場(chǎng), 各種功能復(fù)雜、性能優(yōu)異的RF 放大器產(chǎn)品不斷推出, 常規(guī)的中視頻通用放大器在新工藝條件下也得到了迅猛提高。國(guó)內(nèi)由于半導(dǎo)體工藝制作水平的限制, 導(dǎo)致模擬放大器產(chǎn)品水平長(zhǎng)期落后于國(guó)外產(chǎn)品。其競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)除了表現(xiàn)在技術(shù)參數(shù)以外, 還表現(xiàn)在質(zhì)量可靠性、參數(shù)均勻性、供貨周期、市場(chǎng)宣傳、售后服務(wù)等諸多方面。因此, 導(dǎo)致國(guó)內(nèi)模擬放大器產(chǎn)品主導(dǎo)市場(chǎng)(特別是在單片領(lǐng)域) 一直被國(guó)外大公司產(chǎn)品所占據(jù)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)只能憑借部分專用、常規(guī)或國(guó)外停產(chǎn)型產(chǎn)品, 占有少量市場(chǎng)份額。根據(jù)工作頻段和整機(jī)應(yīng)用情況, 模擬放大器產(chǎn)品可以宏觀地劃分為兩大領(lǐng)域: 一是以射頻通訊電路為代表的高端微波產(chǎn)品, 二是新工藝條件下生產(chǎn)的中視頻通用放大器產(chǎn)品。按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能使用情況, 模擬放大器包括低噪聲寬帶放大器(LNA )、運(yùn)算放大器及比較器、中視頻放大器、模擬乘法器等。

低噪聲寬帶放大器具有很低的噪聲系數(shù)和很寬的頻率范圍，當(dāng)信號(hào)較弱時(shí)，將探頭的輸出先經(jīng)過(guò)低噪聲放大器放大，再送到接收機(jī)。低噪聲放大器的主要作用是放大天線從空中接收到的微弱信號(hào),降低噪聲干擾,以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù),提高低噪聲放大器的增益對(duì)降低整機(jī)的噪聲系數(shù)非常有利,但低噪聲放大器的增益過(guò)高會(huì)影響整個(gè)接收機(jī)器的線性度提出很高的要求。

低噪聲寬帶放大器---隨著現(xiàn)代通訊工作頻帶的總體上移, 射頻放大器將成為模擬放大器市場(chǎng)的主流。由系統(tǒng)天線饋入的無(wú)線信號(hào), 在處理之前必須進(jìn)行信號(hào)放大。低噪聲放大器(LNA ) 就是其中非常重要的部件。從傳統(tǒng)意義上講,MM IC 低噪聲放大器一直屬于砷化鎵或其它III-V 族產(chǎn)品范疇, 普通硅器件的工作頻率往往難以逾越。但是, 隨著光刻技術(shù)和器件工藝水平的不斷提高, 近十年來(lái), 硅工藝晶體管的特征頻率已能夠達(dá)到數(shù)十GHz 以上。特別是SiGe 工藝,由于材料生長(zhǎng)工藝的逐漸成熟, 再加上它能與硅工藝兼容、易于集成的特點(diǎn), 使得SiGe 材料的BiC-MO S/BiCMO S 工藝與GaAs工藝相比, 更有利于RF 系統(tǒng)芯片的集成。目前, 硅材料低噪聲放大器的產(chǎn)品頻帶已能夠達(dá)到微波領(lǐng)域, 而且在功耗、頻率低端以及制作成本上更具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外, 隨著工藝水平的大幅提升, RF 低噪聲放大器在采用雙極晶體管制作的基礎(chǔ)上, 還衍生了一種新形式, 即用MOSFET 制作低噪聲放大器。以美國(guó)Sirenza 微波器件公司的產(chǎn)品為例。其LNA 產(chǎn)品包含10 余個(gè)產(chǎn)品系列, 各個(gè)產(chǎn)品系列采用不同的半導(dǎo)體工藝制作(SiGe、InGaP、GaA s、pHEM T 等工藝) 和不同的晶體管形式(BJT、HBT或FET ) , 但產(chǎn)品水平大致相當(dāng)。國(guó)內(nèi)從事硅工藝低噪聲放大器開(kāi)發(fā)的單位主要以中電科技集團(tuán)公司第二十四研究所和航天771 所為主。產(chǎn)品帶寬一般在500MHz 范圍以內(nèi)。近年來(lái),二十四所采用臺(tái)面SiGe HBT 工藝, 已研制出帶寬810 GHz、GP 10 dB 的LNA 樣品; 采用0135 LmSiGe BiCMOS 工藝, 開(kāi)發(fā)出帶寬116～ 118 GHz、GP20～ 30dB 的LNA 產(chǎn)品。