学习一下LNA的基本知识

01 LNA的作用

LNA常用于无线电接收机的前端，其作用是提高接收机的灵敏度。LNA放大输入端的微弱信号，是接收机的第一个有源器件，其噪声、非线性、匹配等性能对整个接收机的性能非常重要。LNA的输入输出端的滤波器的作用，可以抑制带外干扰，在超外差接收机中具有抑制镜像的功能。

LNA电路图

02 LNA的几个参数介绍

噪声系数：

噪声系数（F）：是描述信号通过LNA放大时的信噪比的变化，定义为输入信噪比比上输出信噪比。具体公式如下所列：

由于所有的器件都会有附带热噪声，所以信号经过放大器后，其信噪比进一步恶化。噪声系数必然是大于1的，如果用分贝表示就是正数。

微波系统通常由多级网络构成，每一个部件的加入都会增加系统的噪声，降低系统的总信噪比。对于多级放大器的级联电路，

多级级联LNA电路图

其系统噪声系数公式可以表达如下所列：

多级级联LNA的计算公式

通过这个式子，我们就可以看出串联放大器的噪声系数取决于第一级放大器。所以我们在系统电路设计中，尽量减小第一级的噪声系数及采用高增益的放大器。

增益（G）：

低噪声放大器的增益定义为输出功率和输入功率的比值：

较大的增益有助于减小低噪声放大器后级电路噪声对接收机的影响，但是增益过大会引起线性度的恶化，增益应该适中，在25dB以内。

反向隔离：

反映输出端与输入端的隔离度，反向隔离度的典型值为增益的2倍。

03 噪声系数与输入灵敏度

由于LNA是接收机第一级有源电路，其噪声系数将直接相加在系统的噪声系数上面。

若在200kHz的带宽(B)系统所需的信噪比（SNR）为8dB,则输入灵敏度为：Pin（dBm）=-174dBm/Hz+F+10lgB+SNR

=-174dBm/Hz+4+10lg200*1000+8

                     =-109dBm.

04 LNA的稳定性

若LNA满足条件：

则放大器为无条件稳定。

放大器的稳定性随着S12的下降即反向隔离度的提高而提高；

一种方法是通过抵消输入输出电容通路（称为中和）来提高放大器的反向隔离度；

另一种方法是采用共射共基结构（称为cascode结构），来抑制密勒电容引起的反馈，提高隔离度。

审核编辑：刘清