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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**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)。为了满足整个LNA的噪声要求,**级放大器应主要面向优化噪声设计,以得到非常小的噪声系数,整个系统的噪声系数基本取决于**级的噪声系数。*二级放大器应在面向噪声优化的同时。提供一定的增益和线性度。
以避免整个放大器的增益过低。*三级放大器主要面向线性度的优化,通过诸如增大发射较电感的大小和晶体管偏置电流等手段,可以有效地提高1 dB功率压缩点输出功率,但是增益会受到一定的影响。基本放大器采用共源共栅结构,既可以增加输入/输出的隔离度,又降低了Ld1和M2间的Miller效应。
同时,M1与M2之间接入电感Ld1,有助于改善放大器的增益和噪声情况。理想放大器的噪声系数F=1(0分贝),其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。设计良好的低噪声放大器的FN可达3分贝以下。在噪声系数很低的场合,通常也用噪声温度Te作为放大器噪声性能的量度:Te=T0(F-1)。式中T0为室温。
在这里,它和噪声温度Te的单位都是开尔文(K)。多级放大器的噪声系数 F主要取决于它的前置级。单级放大器的噪声系数主要取决于所用的有源器件及其工作状态。现代的低噪声放大器大多采用晶体管、场效应晶体管;微波低噪声放大器则采用变容二极管参量放大器,常温参放的噪声温度Tθ可低于几十度(**温度)。
致冷参量放大器可达20K以下。砷化镓场效应晶体管低噪声微波放大器的应用已日益广泛,其噪声系数可低于2分贝。晶体管的自身噪声由下列四部分组成。闪烁噪声,其功率谱密度随频率f的降低而增加,因此也叫作1/f噪声或低频噪声。频率很低时这种噪声较大,频率较高时(几百赫以上)这种噪声可以忽略。
基较电阻 rb'b的热噪声和。散粒噪声,这两种噪声的功率谱密度基本上与频率无关。分配噪声,其强度与f 的平方成正比,当f**晶体管的截止频率晶体管;对于中、高频放大,则应尽量选用低噪声放大器高的晶体管,使其工作频率范围位于噪声系数-频率曲线的平坦部分。场效应晶体管没有散粒噪声。
在低频时主要是闪烁噪声,频率较高时主要是沟道电阻所产生的热噪声。通常它的噪声比晶体管的小,可用于频率高得多的低噪声放大器。放大器的噪声系数还与晶体管的工作状态以及信源内阻有关。图2是考虑了自身噪声的放大器模型。us和Rs分别为信源电压和内阻,Rs的热噪声电压均方值低噪声放大器等于 4kTRs墹f。