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(chǔ)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(lǐng)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(lǐng)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(guān)、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(guān)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(guān)市場介紹 ：

1. 射頻開關(guān)：

射頻開關(guān)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(guān)的主要產(chǎn)品種類有移動通信傳導開關(guān)、WiFi 開關(guān)、天線開關(guān)等，廣泛應用于智能手機等移動智能終端。

射頻開關(guān)的的工作原理如下圖所示：當射頻開關(guān)的控制端口加上不同電壓時，射頻開關(guān)各端口將呈現(xiàn)不同的連通性。以單刀雙擲射頻開關(guān)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(guān)市場介紹

移動智能終端中需要不斷增加射頻開關(guān)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(guān)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(guān)。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(guān)。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(guān)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。