低噪声放大器的原理及应用

如今对无线通信设备和高速计算设备的市场需求不断增长，而低成本和高集成度已成为集成电路，比如低噪声放大器（LNA）是商业成功因素之一。

一、低噪声放大器的介绍

低噪声放大器（LNA）是运算放大器的一种，用于放大可能非常弱的信号。它通常位于非常靠近检测设备的位置，以减少馈线中的损耗。这种有源天线装置经常用在GPS之类的微波系统中，因为同轴电缆馈线在微波频率下的损耗非常大，例如，几米电缆损耗10％会导致信噪比降低10％（SNR）。

二、低噪声放大器的应用

低噪声放大器是放置在无线电接收器电路前端的关键组件。使用低噪声放大器，可通过低噪声放大器的增益降低来自接收链后续级的噪声的影响，而低噪声放大器本身的噪声则直接注入接收信号中。

低噪声放大器必须在增加尽可能少的噪声和失真的同时提高所需的信号功率，以便在系统的后面阶段可以恢复该信号。良好的低噪声放大器具有低NF（例如1dB），足够大的增益（例如20dB）。进一步的标准是工作带宽，增益平坦度，稳定性以及输入和输出电压驻波比（VSWR）。

为了降低噪声，放大器的第一级必须具有较高的放大率。因此，经常使用JFET和HEMT。它们在高电流状态下驱动，虽然效率不高，但会降低散粒噪声的相对量。

在卫星通信系统中，地面站接收天线将连接到低噪声放大器。由于接收信号较弱，因此需要低噪声放大器。接收到的信号通常略高于背景噪声。卫星功率有限，因此它们使用低功率发射机。毕竟，发射机距离很遥远并且容易遭受损耗。

低噪声放大器可增强天线信号，以补偿从（室外）天线到（室内）接收器的馈线损耗。在许多卫星接收系统中，低噪声放大器包括频率块下变频器，该变频器将具有较大馈线损耗的卫星下行链路频率（例如11GHz）转换为具有较低馈线损耗的较低频率（例如1GHz）。具有下变频器的低噪声放大器称为低噪声模块下变频器（LNB）。