85、低噪声放大器的设计考量与应用

低噪声放大器的设计考量与应用

1. LNA 拓扑结构对比

低噪声放大器（LNA）有三种常见拓扑结构，分别是共源极（Common - source）、共栅极（Common - gate）和级联（Cascode），它们在多个特性上存在差异，具体如下表所示：
| 特性 | 共源极 | 共栅极 | 级联 |
| — | — | — | — |
| 噪声系数 | 最低 | 随频率急剧增加 | 略高于共源极 |
| 增益 | 中等 | 最低 | 最高 |
| 线性度 | 中等 | 高 | 最高 |
| 带宽 | 窄 | 中等 | 宽 |
| 稳定性 | 需要补偿 | 高 | 高 |
| 反向隔离 | 低 | 高 | 高 |
| 对工艺变化、温度、电源、元件容差的敏感度 | 高 | 低 | 低 |

结构中的电阻性退化会导致高功耗，从而导致较差的噪声系数。级联拓扑被研究人员认为是最通用的拓扑，它能在最大带宽下提供最稳定的增益，但代价是噪声系数性能有轻微下降以及设计复杂度增加。

2. LNA 参数

在 LNA 设计过程中，需要研究和仔细优化一些参数，这些参数会根据 LNA 的不同拓扑和应用领域而变化。

2.1 噪声系数（Noise Figure，NF）

噪声系数定义了信号 - 噪声比（SNR）被劣化的程度。通过适当的偏置结合输入匹配和功率约束技术，可以实现低噪声系数。接收器系统的噪声系数公式为：
[NF = NFLNA+\frac{NF2 - 1}{GLNA}]
其中，(NF_{tot}) 表示第一级 LNA 的噪声系数，