低噪聲放大器(Low Noise Amplifier, LNA)通常用于無線電子系統(tǒng)的接收機前端之中，如我們在之前的推文《1.3萬字詳解射頻微波芯片設計基礎知識》中，我們詳細討論了射頻發(fā)射機、接收機的常見架構(gòu)，在接收機系統(tǒng)中，低噪聲放大器常常為處于天線之后的第一個元器件，其性能優(yōu)劣直接決定著接收機系統(tǒng)整體的噪聲系數(shù)、靈敏度指標的好壞。

我們翻開本土射頻IC領域的排頭兵企業(yè)的發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)，低噪聲放大器成為了諸多RFIC/MMIC企業(yè)成功的奠基石，如某勝微，某為電子在射頻領域有著多款可以與國外大廠扳手腕的LNA產(chǎn)品，當然最近科創(chuàng)板許多上市的射頻微波公司也有不少低噪放的芯片作為其核心產(chǎn)品。

言歸正傳，對于我們設計開發(fā)人員而言，一款性能優(yōu)異、工作穩(wěn)定的低噪聲放大器芯片又該怎么去設計呢?當拿到一個設計任務，面對設計流程和設計方法不熟悉的我們，是不是有種剪不斷理還亂的感覺：

頻前端芯片包括射頻開關、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、雙工器、射頻濾波器等芯片。射頻開關用于實現(xiàn)射頻信號接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換;射頻低噪聲放大器用于實現(xiàn)接收通道的射頻信號放大;射頻功率放大器用于實現(xiàn)發(fā)射通道的射頻信號放大;射頻濾波器用于保留特定頻段內(nèi)的信號，而將特定頻段外的信號濾除;雙工器用于將發(fā)射和接收信號的隔離，保證接收和發(fā)射在共用同一天線的情況下能正常

工作。

一、 射頻開關市場介紹 ：

1. 射頻開關：

射頻開關的作用是將多路射頻信號中的任一路或幾路通過控制邏輯連通，以實現(xiàn)不同信號路徑的切換，包括接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換等，以達到共用天線、節(jié)省終端產(chǎn)品成本的目的。射頻開關的主要產(chǎn)品種類有移動通信傳導開關、WiFi 開關、天線開關等，廣泛應用于智能手機等移動智能終端。

射頻開關的的工作原理如下圖所示：當射頻開關的控制端口加上不同電壓時，射頻開關各端口將呈現(xiàn)不同的連通性。以單刀雙擲射頻開關為例，當控制端口加上正電壓時，連接端口 1 與端口 3 的電路導通，同時連接端口 2 與端口 3 的電路斷開;當控制端口加上零電壓時，連接端口 1 與端口 3 的電路斷開，同時連接端口 2 與端口 3 的電路導通。

2. 射頻開關市場介紹

移動智能終端中需要不斷增加射頻開關的數(shù)量以滿足對不同頻段信號接收、發(fā)射的需求。與此同時，智能手機外殼現(xiàn)多采用手感、外觀更好的金屬外殼，一定程度上會造成對射頻信號的屏蔽，需要天線調(diào)諧開關提高天線對不同頻段信號的接收能力。

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二. 射頻低噪聲放大器市場介紹：

1. 射頻低噪聲放大器介紹：

射頻低噪聲放大器的功能是把天線接收到的微弱射頻信號放大，盡量減少噪聲的引入，在移動智能終端上實現(xiàn)信號更好、通話質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸率更高的效果。射頻低噪聲放大器產(chǎn)品，根據(jù)適用頻率的不同，分為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)射頻低噪聲放大器、移動通信信號射頻低噪聲放大器、電視信號射頻低噪聲放大器、調(diào)頻信號射頻低噪聲放大器。上述四類射頻低噪聲放大器產(chǎn)品均應用于智能手機等移動智能終端。

射頻低噪聲放大器的工作原理如下圖所示：輸入的射頻信號被輸入匹配網(wǎng)絡轉(zhuǎn)化為電壓，經(jīng)過放大器對電壓進行放大，同時在放大過程中最大程度降低自身噪聲的引入，最后經(jīng)過輸出匹配網(wǎng)絡轉(zhuǎn)化為放大后功率信號輸出。

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2. 市場介紹 ：

隨著移動通訊技術(shù)的變革，移動智能終端對信號接收質(zhì)量提出更高要求，需要對天線接收的信號放大以進行后續(xù)處理。一般的放大器在放大信號的同時會引入噪聲，而射頻低噪聲放大器能最大限度地抑制噪聲，因此得到廣泛的應用。2017 年全球射頻低噪聲放大器收入為 13.41 億美元，而隨著 4G 逐漸普及，智能手機中天線和射頻通路的數(shù)量增多，對射頻低噪聲放大器的數(shù)量需求迅速增加。低噪聲放大器是噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無線電接收機的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設備的放大電路。在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。國創(chuàng)在此分享低噪聲放大器的工作原理!

由放大器所引起的信噪比惡化程度通常用噪聲系數(shù)F來表示。理想放大器的噪聲系數(shù)F=1(0分貝)，其物理意義是輸出信噪比等于輸入信噪比?，F(xiàn)代的低噪聲放大器大多采用晶體管、場效應晶體管;微波低噪聲放大器則采用變?nèi)荻O管參量放大器，常溫參放的噪聲溫度Te可低于幾十度(絕對溫度)，致冷參量放大器可達20K以下，砷化鎵場效應晶體管低噪聲微波放大器的應用已日益廣泛，其噪聲系數(shù)可低于2分貝。放大器的噪聲系數(shù)還與晶體管的工作狀態(tài)以及信源內(nèi)阻有關。在工作頻率和信源內(nèi)阻均給定的情況下，噪聲系數(shù)也和晶體管直流工作點有關。為了兼顧低噪聲和高增益的要求，常采用共發(fā)射極一共基極級聯(lián)的低噪聲放大電路。

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，降低噪聲干擾，以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)，所以低噪聲放大器的設計對整個接收機來說是至關重要的。人們對各種無線通訊工具的要求也越來越高，功率輻射小、作用距離遠、覆蓋范圍大已成為各運營商乃至無線通訊設備制造商的普遍追求，這就對系統(tǒng)的接收靈敏度提出了更高的要求。

低噪聲微波放大器(LNA)已廣泛應用于微波通信、GPS接收機、遙感遙控、雷達、電子對抗、射電天文、大地測繪、電視及各種高精度的微波測量系統(tǒng)中，是必不可少的重要電路。