试述微波低噪声放大器的设计与实现

微波低噪声放大器是通信、遥控、雷达和遥感系统在接收信号的一个关键点，同时低噪声放大器还会提高接收机的灵敏度并降低接收系统的噪声。由于低噪声放大器在无线电通讯的各个方面都具有极其重要的意义，因此，也急需我们对其进行进一步的研究。本文在低噪声放大器的研究现状基础上阐述了微波低噪声放大器的工作原理，进而研究了宽带低噪声放大器的设计与实现。

【关键词】微波 低噪声 放大器 设计

近几年卫星通信，遥控遥感等技术迅速发展，对微波低噪声放大器的性能提出了更高的要求，正是这样也限制了一些从前的窄带低噪声放大器。低噪声放大器是位于射频最前端的噪声参数，因为低噪声放大器的噪声系数有着非常重要的作用，因此我们不得不将微波低噪声放大器设计的更符合要求。近年低噪声放大器主要基于CMOS工艺发展，也得到了不错的成效，但还是存在着一些缺点，例如在设计中为了有效降低噪声系数和考虑阻抗匹配，会选取Q值较高的电感，这些元件集成到芯片中会占用很大的芯片面积，增加芯片成本。由于低噪声放大器对整个通讯接收系统都起到了举足轻重的重要，这也就要求我们必须要设计出高性能低成本的低噪声放大器。

1 低噪声放大器的研究现状

当前低噪声放大器已经成为无线通信领域内研究的一个热点，因为低噪声放大器所适用的范围比较广，例如在宇宙通讯中、卫星地面接收方面和GPS接收机等等设备当中都有应用到。正是近几年无线通讯技术的飞速发展，微波低噪声放大器也随之共同发展。因为低噪声放大器会降低接收机的噪声，还能够增加通信的距离和提高传递的信息质量。当前微波低噪声放大器主要是朝着高效率，低耗能和低噪声的方向发展。

2 微波低噪声放大器的工作原理

噪声是干扰有用信号的不规则的扰动，在我们的日常生活当中，噪声的主要干扰在于它干扰有用信号能力的大小。通常情况下，任何一种噪声都能够在频率区域范围内绘制出它的功率谱图。对于放大器和晶管体来讲，会通过利用有效措施来使放大器在放大的时候增强有用信号的功率，同时还会通过有效的措施去降低干扰信号的放大。

低噪声放大器的组成部分主要是放大元件、输出匹配网络和输入匹配网络等。微波低噪声放大器在设计时就应该考虑到它本身的特殊性，针对其特殊性来对微波段放大器进行设计。当前的低噪声放大器的设计工作关注点主要在稳定性上，并且以SMITH圆图作为常常使用的设计工具。此外，宽窄带低噪声放大器在设计和实现方面都存在着很大的差别，对于宽带放大器，设计人员要在其选材和结构上下功夫，并且还要结合计算机来设计出最匹配的网络，只有通过每一步严密的设计方案最后才能够达到预期的设计目标。

3 宽带低噪声放大器的设计与实现

宽带低噪声放大器对电路设计有一定的要求，主要体现在以下四点：

3.1 提供合适的直流偏置

由于微波晶体管在工作过程中要在一个极其稳定的条件下，所以这时候电路就需要给晶体管提供合适的偏置参数，同时需要在放大器的频率范围内工作，这样才能够保证微波放大器稳定的工作。

3.2 耦合滤波设计

也就是说通过设计过滤掉一些会干扰到正常工作的高频率和低频率信号，使工作信号最大化的通过。如果工作频率过高，集总参数的电子感应会失去它的作用。这个时候，我们就一定要采取使用四分之一波长的高阻线来控制RF信号的遗漏。

3.3 信号隔离的设计

之所以要隔离信号是因为电源与交流信号之间是一个通路的状态，这就需要使用一些高频扼流圈来降低一些有用信号的遗失及泄露。

3.4 阻抗匹配设计

阻抗匹配也就是当低噪声放大器在工作时，其微波的直流偏置会对整体的噪声参数影响很大，还会对其的仿真度产生一定的影响。因此在进行阻抗匹配的过程中要将直流偏置当成固有部分进行考虑。图1为微波放大器直流偏置方案，图2为微波放大器设计实现原理图。

对于比较低频的放大器，一般采取的方式为单电源供电。单电源供电也有其优缺点，优点是单电源供电比较简单可靠，缺点是会恶化放大器的噪声。对于比较高频的放大器，一般采用的方式是双电源供电。之所以采用双电源供电是因为能够比较好的避免噪声回流带来的影响，并且在电源管理方面还能提供比较好的噪声特性。

4 结束语

随着无线通讯技术的飞速发展，对微波低噪声放大器功能的需求也在相应的提高。由于微波低噪声放大器对降低噪声，提高接收器所接受的信息质量和增加通信距离等方面有着极其重要的意义，因此，对微波低噪声放大器的研究是大势所趋。

参考文献

[1]唐伟.微波低噪声放大器的理论分析和设计[D].合肥：合肥工业大学，2003.

作者单位

中华通信系统有限责任公司河北分公司 河北省石家庄市 050081

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