低噪聲放大器（LNA）是電信和傳感系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，通常需要在較高信號電平下進(jìn)行弱接收信號，以便實(shí)現(xiàn)最佳解調(diào)、數(shù)字化、驅(qū)動其他電路或進(jìn)行測量。當(dāng)信號鏈中的其他元件輸入端需要更高功率的信號時(shí)，也可在整條信號鏈中使用LNA，以便增加低功率信號的增益。其中包括放大來自天線或傳感器的接收信號，或者增加來自本地振蕩器（LO）或其他頻率生成/驅(qū)動電路的信號功率電平，確保僅產(chǎn)生很小的附加噪聲系數(shù)。

LNA的主要目的是在不增加噪聲、相位噪聲或失真的情況下增加增益。通常，由于LNA帶寬內(nèi)的所有信號內(nèi)容均會放大，因此LNA的位置應(yīng)盡可能靠近輸入信號，以便在放大前，盡可能降低電路暴露于噪聲條件下的可能性。為確保LNA設(shè)計(jì)或設(shè)備的運(yùn)行符合設(shè)計(jì)，現(xiàn)有多種方法可用于評價(jià)這些電路。這些測量主要旨在獲得給定設(shè)備的S參數(shù)、增益、噪聲系數(shù)和線性數(shù)值。

關(guān)鍵LNA性能參數(shù)

>S參數(shù)

插入損耗

回波損耗

增益

>噪聲系數(shù)

> P1dB

> IP3

LNA S參數(shù)測量和增益

由于LNA通常采用雙端口設(shè)計(jì)，因此，可借助用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供正確電源功率和偏壓的LNA來測量S參數(shù)。因此，僅需測量S11、S12、S22和S21參數(shù)。值得注意的是，此處測量的S參數(shù)通常為小信號參數(shù)，而非大信號參數(shù)，并鑒于負(fù)載可能會明顯影響LNA的性能，因此在表征增益較高、功率電平相對較高的LNA時(shí)，該參數(shù)可能有利于測量。

對于低功率LNA，如果端口1是輸入，端口2是輸出，則測量S參數(shù)的VNA足以提供增益（S21）。對于功率更高的LNA，可以使用驅(qū)動輸入端口的信號發(fā)生器和測量輸出端放大輸入信號的功率計(jì)或頻譜分析儀來確定增益。

LNA線性度測量

由于通常需要精確控制傳送至接收器電路的功率，因此LNA線性度在測量過程中起著重要作用。可通過在給定頻率下改變輸入功率來確定1dB壓縮點(diǎn)（P1dB）。基于這些測量值的曲線圖可以發(fā)現(xiàn)，從某個(gè)點(diǎn)開始，功率輸入與功率輸出之間的關(guān)系不再呈線性。P1dB是指“增益（輸出）”與“呈線性關(guān)系時(shí)本應(yīng)具有的數(shù)值”相差1dB時(shí)的時(shí)間。

通常在LNA上進(jìn)行的另一種線性測量為三階截距，用于衡量LNA產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物。測量方法是以相同幅度輸入兩個(gè)不同頻率，然后測量與由這兩個(gè)音調(diào)（2F1-F2和2F2-F1）混合產(chǎn)生的三階互調(diào)產(chǎn)物相比的輸入功率。通常按兩個(gè)音調(diào)之間的指定頻率間隔來進(jìn)行該測量，以提供某個(gè)數(shù)值點(diǎn)用于比較LNA。

LNA噪聲測量

值得注意的是，通常會選擇LNA來確定設(shè)備的附加噪聲性能或噪聲系數(shù)（NF）。該測量用于測量LNA給通過其自身的信號增加多少噪聲。通常使用噪聲系數(shù)計(jì)或噪聲系數(shù)分析儀以及RF信號發(fā)生器來進(jìn)行該測量。通常使用校準(zhǔn)后噪聲源校準(zhǔn)測試系統(tǒng)，以消除測量設(shè)置的不確定性，并隔離DUT的噪聲響應(yīng)。NF最常用“分貝”表示。

LNA的其他特征

增益平坦度

飽和功率

端口阻抗

工作溫度

穩(wěn)定性

供給和偏置

電子和環(huán)境生存能力/性能

輸入和輸出VSWR