CN205792464U - 一种低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低噪声放大器，包括输入模块、放大模块和输出模块，所述放大模块包括晶体管，所述晶体管分别与输入模块、输出模块连接。本实用新型输入模块包括π型匹配和微带匹配两部分，采用最小噪声系数的匹配方式，具有最小噪声系数，节省设计面积，降低成本；可用于WLAN、蓝牙、Zigbee等无线通信系统中，提高了通信系统的传输距离、通信容量，改善了通信质量。

Description

一种低噪声放大器

技术领域

本实用新型涉及用于通信系统接收链路的低噪声放大器(简称LNA)。

背景技术

当前，建立WLAN也是一种非常热门的技术，蓝牙通信以及基于Zigbee协议的无线传感技术都得到了大量的应用，但通信距离较短、通信容量小，通信质量较差。

在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表示。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。LNA噪声系数的高低直接影响到通信系统的传输距离、通信容量和通信质量，实际使用中的低噪声放大器噪声系数远大于0分贝。因此，在确保系统稳定的同时，要调整输入输出匹配得到尽可能低的噪声系数，从而改善通信距离、容量及通信质量，研究极低噪声系数的放大器具有重大意义。

发明内容

为了解决现有技术所存在的技术问题，本实用新型提供一种低噪声放大器，提高了通信系统的传输距离、通信容量，改善了通信质量。

本实用新型采用如下技术方案来实现：一种低噪声放大器，包括输入模块、放大模块和输出模块，所述放大模块包括晶体管，所述晶体管分别与输入模块、输出模块连接；

所述输入模块包括输入阻抗、第一电感、电容及第二电感，输入阻抗与电容连接，电容与放大模块的晶体管连接；第一电感一端连接在输入阻抗与电容的连接点，另一端接地；第二电感一端连接在电容与晶体管的连接点，另一端接地。

所述输入模块的电容、第一电感、第二电感采用微带线实现。

所述输出模块包括电感、电容及输出阻抗，电容分别与晶体管、输出阻抗连接；电感一端连接在电容与晶体管的连接点，另一端接地。

所述输出模块的电容、电感采用微带线实现。

所述晶体管选用射频放大器。

所述低噪声放大器还包括与晶体管连接的电源模块，所述电源模块包括电源电压、用于电源滤波的电容和电感；用于电源滤波的电感连接在晶体管与电源电压之间；用于电源滤波的电容的一端接地，另一端连接在用于电源滤波的电感与电源电压的连接点。

与现有技术相比，本实用新型LNA具有如下优点及有益效果：

1、是一种前置放大器，可用于WLAN、蓝牙、Zigbee等无线通信系统中，一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路，能提高通信系统的传输距离、通信容量，还可改善通信质量。

2、放大模块中的晶体管选用ATF54143射频放大器，频带宽、高增益、低噪声，并具有较好的线性度。

3、输入模块包括π型匹配和微带匹配两部分，采用最小噪声系数的匹配方式，具有最小噪声系数，节省设计面积，降低成本。

4、输出模块包括L型匹配和微带匹配两部分，采用最大功率输出的匹配方式。

附图说明

图1是本实用新型LNA的整体电路框图；

图2是输入模块的结构示意图；

图3是电源模块与放大器模块的结构示意图；

图4是输出模块的结构示意图。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实用新型用于WLAN、蓝牙、Zigbee等无线通信系统接收链路的前级，包含输入前级最低噪声匹配电路、输出共轭匹配以及直流工作电路。输入匹配电路要尽量使系统噪声系数最低，输出共轭匹配要求输出功率最大。

如图1所示，本实用新型低噪声放大器包括三个部分：输入模块、放大模块和输出模块。放大模块包括晶体管，电源模块使用直流5V供电，晶体管选用ATF54143射频放大器，频带宽、高增益、低噪声，并具有较好的线性度。晶体管分别与输入模块、输出模块连接。

输入模块包括π型匹配和微带匹配两部分，采用最小噪声系数的匹配方式，使用ADS仿真工具得到最小噪声匹配的集总参数元件，再使用微带线代替电容、电感的方式，微调微带线长度和宽度，多次调谐优化达到最小噪声系数的设计目标，既达到了设计目标，又节省了设计面积，降低成本。

参见图2，输入模块包括输入阻抗、第一电感、电容及第二电感，输入阻抗与电容连接，电容与放大模块的晶体管连接；第一电感一端连接在输入阻抗与电容的连接点，另一端接地；第二电感一端连接在电容与晶体管的连接点，另一端接地。

输出模块包括L型匹配和微带匹配两部分，采用最大功率输出的匹配方式，使用ADS仿真调谐工具得到最大功率输出的集总参数元件，同样使用微带线代替电容、电感的方式，优化微带线长度和宽度，多次调整达到最优设计目标。

为了抑制高频信号进入电源，造成杂波干扰电源，如图3所示，在电源模块中加设了用于电源滤波的电容和电感，电感连接在晶体管与5V电源电压之间；电容的一端接地，另一端连接在电感与5V电源电压的连接点。

如图4所示，输出模块包括电感、电容及输出阻抗，电容分别与晶体管、输出阻抗连接；电感一端连接在电容与晶体管的连接点，另一端接地。

本实用新型在输入最小噪声系数达到指标时，调整输出匹配会反过来影响输入匹配，输入匹配的调整也同样会影响到输入匹配，最佳匹配点的调整需要多次调整，反复仿真调试，最终设计结果同样要进行微细调整，采用刮微带线和表贴微带线的方式调整。在2.4GHz～2.5GHz频段内，工作稳定可靠。采用普通FR4板材，普通PCB加工工艺，易于加工，成本较低。

以上实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式不受上述实例的限制，其他的任何未背离本实用新型的实质和范围的改变、修饰、等有效的置换方式，均是本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种低噪声放大器，其特征在于，包括输入模块、放大模块和输出模块，所述放大模块包括晶体管，所述晶体管分别与输入模块、输出模块连接；

所述输入模块包括输入阻抗、第一电感、电容及第二电感，输入阻抗与电容连接，电容与放大模块的晶体管连接；第一电感一端连接在输入阻抗与电容的连接点，另一端接地；第二电感一端连接在电容与晶体管的连接点，另一端接地。

2.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输入模块的电容采用微带线实现。

3.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输入模块的第一电感、第二电感均采用微带线实现。

4.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出模块包括电感、电容及输出阻抗，电容分别与晶体管、输出阻抗连接；电感一端连接在电容与晶体管的连接点，另一端接地。

5.根据权利要求4所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出模块的电容采用微带线实现。

6.根据权利要求4所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出模块的电感采用微带线实现。

7.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述晶体管选用射频放大器。

8.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，还包括与晶体管连接的电源模块，所述电源模块包括电源电压、用于电源滤波的电容和电感；用于电源滤波的电感连接在晶体管与电源电压之间；用于电源滤波的电容的一端接地，另一端连接在用于电源滤波的电感与电源电压的连接点。