如何實現(xiàn)GPS接收機的低噪聲放大器的設計?
低噪聲運算放大器是一種非常重要的電子元件,它可以在電路中起到放大信號的作用。
它的獨特之處在于它的噪聲很小,這使得它非常適合在需要高精度信號放大的場合使用。在本文中,我們將深入探討低噪聲運算放大器的特點、優(yōu)勢和應用。
我們來看一下低噪聲運算放大器的特點。它的特點主要有以下幾個方面:
1. 噪聲?。旱驮肼曔\算放大器的噪聲很小,這使得它非常適合在需要高精度信號放大的場合使用。
2. 高增益:低噪聲運算放大器的增益很高,這使得它能夠放大非常微弱的信號。
3. 寬帶寬:低噪聲運算放大器的帶寬很寬,這使得它可以放大高頻信號。
4. 低偏置電流:低噪聲運算放大器的偏置電流很小,這可以減少電路中的功耗。
接下來,我們來看一下低噪聲運算放大器的優(yōu)勢。低噪聲運算放大器的優(yōu)勢主要有以下幾個方面:
1. 高精度:低噪聲運算放大器的噪聲很小,這使得它非常適合在需要高精度信號放大的場合使用。
2. 低功耗:低噪聲運算放大器的偏置電流很小,這可以減少電路中的功耗。
3. 高速度:低噪聲運算放大器的帶寬很寬,這使得它可以放大高頻信號。
4. 可靠性高:低噪聲運算放大器的性能非常穩(wěn)定,這使得它在工業(yè)控制和儀表領域中得到了廣泛應用。
我們來看一下低噪聲運算放大器的應用。低噪聲運算放大器的應用主要有以下幾個方面:
1. 儀器儀表:低噪聲運算放大器可以用于各種儀器儀表,如電壓表、電流表、頻率計等。
2. 傳感器信號放大:低噪聲運算放大器可以用于傳感器信號放大,如溫度傳感器、壓力傳感器、光電傳感器等。
3. 高速數(shù)據(jù)采集:低噪聲運算放大器可以用于高速數(shù)據(jù)采集,如高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器、高速采樣系統(tǒng)等。
4. 通信電路:低噪聲運算放大器可以用于通信電路,如調(diào)制解調(diào)器、信號放大器等。
總之,低噪聲運算放大器是一種非常重要的電子元件,它的噪聲小、增益高、帶寬寬、偏置電流小等特點使得它在各種領域得到了廣泛應用。如果您需要在電路中使用高精度信號放大器,那么低噪聲運算放大器是您的選擇!
“隨著便攜式設備市場的爆發(fā)性成長,手機環(huán)境下的射頻干擾,已成為手機內(nèi)置導航系統(tǒng)系統(tǒng)設計中最大的挑戰(zhàn)之一。而我們最新推出的GPS低噪聲放大器AW5005,可以快速有效的解決上述問題。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)LNA方案相比,AW5005提供了更低的噪聲系數(shù)、更好的線性度、更快的交貨時間和更有競爭力的性能,完全達到了業(yè)界最高的性能指標,特別適用于手機內(nèi)置的導航系統(tǒng)接收前端?!?
隨著無線通信技術的快速發(fā)展和手機功能的不斷增多,手機中各種射頻標準的相互干擾問題日益凸顯。目前手機中集成的射頻標準主要有第二代數(shù)字通信標準GSM,第三代TD-SCDMA/ WCDMA,第四代TD/FDD-LTE,藍牙Bluetooth,調(diào)頻收音FM-radio,無線局域網(wǎng)WLAN等等。相比之下,全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號強度非常微弱,手機中其它射頻干擾會驅(qū)使接收系統(tǒng)的射頻前端進入飽和狀態(tài),接收性能隨之惡化,嚴重時還會導致接收系統(tǒng)功能失效。
艾為EZ-GPS低噪聲放大器產(chǎn)品系列,延續(xù)了艾為之前廣為應用的EZ-FM產(chǎn)品系列使用方便,對應用環(huán)境適應性強的優(yōu)勢。AW5005作為EZ-GPS的第一款芯片,有5項技術發(fā)明專利在申請中。特別是其中的Smart-Linear線性度提升技術,在保持極低噪聲系數(shù)和高功率增益的同時,提供了業(yè)界極具競爭力的高線性度指標,有效保證了GPS微弱信號在強干擾環(huán)境中的最佳接收。AW5005提供高達3000V的人體模式(HBM)ESD保護能力,非常適用于手機等移動終端中的內(nèi)置GPS設計。除此之外,AW5005可以適用各種不同感值和類型的輸入匹配電感而保持性能不變,相比同類產(chǎn)品,該特點使得用戶應用更為靈活多變。AW5005提供纖小的1.5mm*1.0mm的DFN 6管腳封裝,可減小面積、降低成本并且改善接收效果,非常適用于手機中的有源天線或貼片天線系統(tǒng)。
低噪聲放大器(Low Noise Amplifier,LNA)廣泛應用于射電天文、衛(wèi)星接收、雷達通信等收信機靈敏度要求較高的領域,主要作用是放大所接收的微弱信號、降低噪聲、使系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)。而噪聲系數(shù)(Noise Figure,NF)作為其一項重要的技術指標直接反映整個系統(tǒng)的靈敏度,所以LNA設計對整個系統(tǒng)的性能至關重要。
1 GPS接收機低噪聲放大器的設計
設計的LNA主要指標為:工作頻率為1 520~1 600 MHz;噪聲系數(shù)NF16.0 dB;輸入駐波比<2;輸出駐波比<1.5。
1.1 器件選擇
選擇合適的器件,考慮到噪聲系數(shù)較低、增益較高,所以選擇PHEMT GaAsFET低噪聲晶體管。在設計低噪聲放大器前,首先要建立晶體管的小信號模型,一般公司都會提供具有現(xiàn)成模型的放大器件。這里選擇Agilent公司的生產(chǎn)的ATF-54143。1.52~1.60 GHz頻帶內(nèi),設計反τ型匹配網(wǎng)絡,該匹配網(wǎng)絡由集總元件電感、電容構(gòu)成。選擇電感時,要選擇高Q電感。為了在模擬仿真中能夠與實際情況相符合,選用Murata公司的電感和電容模型。這里選用貼片電感型號為LQWl8,貼片電容型號為GRMl8,電感LQWl8在1.6 GHz典型Q值為80。
1.2 直流偏置
在設計低噪聲放大器中,設計直流偏置的目標是選擇合適的靜態(tài)工作點,靜態(tài)點的好壞直接影響電路的噪聲、增益和線性度。由電阻組成的簡單偏置網(wǎng)絡可以為ATF-54143提供合適的靜態(tài)工作點,但溫度性較差??捎糜性雌镁W(wǎng)絡彌補溫度性差的缺點,但有源偏置網(wǎng)絡會使電路尺寸增加,加大了電路板排版的難度以及增加了功率消耗。在設計實際電路中,要根據(jù)具體情況選擇有源偏置網(wǎng)絡,或是電阻偏置網(wǎng)絡。就文中的LNA而言,考慮到結(jié)構(gòu)和成本,這里選擇電阻無源偏置網(wǎng)絡。采用Agilenl的ATF54143,根據(jù)該公司給出的datasheet指標,設計Vds=3.8 V、Ids=ll mA偏置工作點。因為在電流為llmA時ATF-54143性能較好。電阻R3為100 Ω;R2為680 Ω;R1為60 Ω。