低噪声放大器 (LNA) 的设备物理和参数特性
无线接收器可以恢复的最弱信号由其灵敏度定义。顾名思义，低噪声放大器 (lna) 通过降低级联噪声系数来提高接收器灵敏度。friis 方程显示接收器链中第一级放大级的噪声系数 (f1)。
介绍
无线接收器可以恢复的最弱信号由其灵敏度定义。
rx_sen (dbm) = -174 + 10log bw + snr + f
其中，bw 是以 hz 为单位的带宽，snr 是所需的信噪比，f 是系统噪声系数。
顾名思义，低噪声放大器 (lna) 通过降低级联噪声系数来提高接收器灵敏度。friis 方程表明，
接收器链中第 1 个放大级（即 lna）的噪声系数（f1）起主导作用，后续级（即 f2、f3 等）的噪声性能较小重要性。
其中，gn 是接收链中第 n 级的增益。
蜂窝基站 (bts) 和微波中继分离了位于天线塔上方的 lna 级，以减轻预 lna 电缆损耗导致的 nf 退化。在 bts 架构中，lna 级之前是用于双工
共用天线的发射-接收 (tx-rx) 双工器和用于防止带外阻塞或减敏的干扰滤波器。然而，双工器和滤波器的损耗必须最小化，因为它们发生在放大之前 [2]。因此，具有额外噪声性能余量的 lna 将放宽双工器滤波器的损耗要求。
其他关键性能参数包括高增益以克服连接安装在塔上的 lna 和地面无线电棚的长电缆中的损耗，以及高线性度，因为由于与其他无线设备共享站点，塔附近的 rf 频谱可能非常拥挤
发射器。
设备物理和参数特性
8 引脚四方扁平无引线 (qfn，2 x 2 x 0.75mm) 封装微波单片集成电路 (mmic) 由一个共源共栅放大器和一个有源偏置稳压器组成。共源共栅拓扑具有高增益、电流重用和更好的反向隔离的优点。0.25 m 特征尺寸 gaas 增强模式伪晶高电子迁移率晶体管 (ephemt) 工艺 [3] 具有高增益积带宽，ft > 30 ghz，允许目标增益（在 1.9 ghz 时 >17 db ) 在一个级联中实现。通过将金属厚度加倍于之前的工艺迭代，可以最大限度地减少互连中产生的约翰逊噪声。
偏置调节器允许通过改变 rbias 或外部施加的电压 vbias 来调整 lna 静态电流 (ids)（图 1b）。稳压器的低电流驱动要求 (ibias ≤ 1 ma) 与大多数 cmos 系列兼容，并且可以直接从微控制器切换 lna，用于时域多路复用 (tdm) 应用。在电池供电的应用中，可调偏置也可用于权衡线性度以节省功耗。ids温度稳定性是由稳压器和lna经过类似处理实现的；即 vbias 和 vgs 相互“镜像”以补偿热漂移 [4] 和晶圆间跨导变化。
性能评估电路和组装
为了评估设备的射频性能，设计并制造了一个代表基站应用的 1.9 ghz lna。最少数量的外部组件（c1-l1 和 c2-l2）提供了在芯片级集成不可行的匹配和偏置功能（图 2a）。除了 dc 阻断和 rf 扼流功能之外，c1-l1 还会在低于工作频率 (f0) 时降低不需要的增益。应为高于 f0 的自谐振频率 (srf) 选择 l1 和 l2，以实现有效扼流。
电源去耦电容器 c3-c6 将 ac 信号分流到地，从而防止通过偏置线产生无意的输出-输入反馈。出于低频稳定性的考虑，c3 的尺寸设计为在 f0 处的电抗 (x) 约为 8 欧姆。因此，在低频时，即 f << f0，c3 表现为开路，r1（50 欧姆）直接与 l1 串联，为器件输入（引脚 2）提供低反射终端。当 lna 在 tdm 应用中通过 vbias 切换时，c5 可以更改为较小的值或完全消除以提高响应时间。在 c5 中使用 10 pf 测得的开启时间约为 0.6 us。
印刷电路板 (pcb) 的尺寸为 21.5 x 18 x 1.4 毫米，在 10 密耳罗杰斯 ro4350 上使用具有共面接地的微带 - 一种中等价位的材料，具有适中的射频性能，与 fr4 工艺兼容 [5] ]。将 1.2 毫米厚的低成本 fr4 材料粘合到 ro4350 地平面上以进行加固。rf 连接通过边缘发射 sma 到微带转换（johnson component p/n 142-0701-856）进行，而直流电源通过 2 针直 pcb 接头连接。除了 c5 和 c6 由于电容大而为 0805 尺寸外，所有其他 rlc 组件均为 0402 尺寸。组件的总面积约为 8 x 10 mm2。
作为 lna 电路设计的准备工作，mmic 在定制设计的直通反射线 (trl) 夹具上进行了表征，该夹具由预期原型 lna 使用的相同 pcb 材料 (10-mil ro4350) 形成。在去嵌入夹具效应后，器件散射参数 (s2p) 然后被导入到安捷伦科技 ads2006a 软件中进行电路仿真。创建了两个设计迭代 - 一个标准版本和一个低输入回波损耗 (irl < -20 db) 版本，后者在 irl 中权衡了噪声系数 (f)（图 3）。
在 lna 电路模型中，rlc 组件使用简化的等效电路而不是制造商提供的 s2p 数据进行建模；主要原因是 s2p 数据缺乏即时更改组件值的便利性，其次，它们的频率限制为 6 ghz（可以模拟带外稳定性）
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介绍
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rx_sen (dbm) = -174 + 10log bw + snr + f
其中，bw 是以 hz 为单位的带宽，snr 是所需的信噪比，f 是系统噪声系数。
顾名思义，低噪声放大器 (lna) 通过降低级联噪声系数来提高接收器灵敏度。friis 方程表明，
接收器链中第 1 个放大级（即 lna）的噪声系数（f1）起主导作用，后续级（即 f2、f3 等）的噪声性能较小重要性。
其中，gn 是接收链中第 n 级的增益。
蜂窝基站 (bts) 和微波中继分离了位于天线塔上方的 lna 级，以减轻预 lna 电缆损耗导致的 nf 退化。在 bts 架构中，lna 级之前是用于双工
共用天线的发射-接收 (tx-rx) 双工器和用于防止带外阻塞或减敏的干扰滤波器。然而，双工器和滤波器的损耗必须最小化，因为它们发生在放大之前 [2]。因此，具有额外噪声性能余量的 lna 将放宽双工器滤波器的损耗要求。
其他关键性能参数包括高增益以克服连接安装在塔上的 lna 和地面无线电棚的长电缆中的损耗，以及高线性度，因为由于与其他无线设备共享站点，塔附近的 rf 频谱可能非常拥挤
发射器。
设备物理和参数特性
8 引脚四方扁平无引线 (qfn，2 x 2 x 0.75mm) 封装微波单片集成电路 (mmic) 由一个共源共栅放大器和一个有源偏置稳压器组成。共源共栅拓扑具有高增益、电流重用和更好的反向隔离的优点。0.25 m 特征尺寸 gaas 增强模式伪晶高电子迁移率晶体管 (ephemt) 工艺 [3] 具有高增益积带宽，ft > 30 ghz，允许目标增益（在 1.9 ghz 时 >17 db ) 在一个级联中实现。通过将金属厚度加倍于之前的工艺迭代，可以最大限度地减少互连中产生的约翰逊噪声。
偏置调节器允许通过改变 rbias 或外部施加的电压 vbias 来调整 lna 静态电流 (ids)（图 1b）。稳压器的低电流驱动要求 (ibias ≤ 1 ma) 与大多数 cmos 系列兼容，并且可以直接从微控制器切换 lna，用于时域多路复用 (tdm) 应用。在电池供电的应用中，可调偏置也可用于权衡线性度以节省功耗。ids温度稳定性是由稳压器和lna经过类似处理实现的；即 vbias 和 vgs 相互“镜像”以补偿热漂移 [4] 和晶圆间跨导变化。
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为了评估设备的射频性能，设计并制造了一个代表基站应用的 1.9 ghz lna。最少数量的外部组件（c1-l1 和 c2-l2）提供了在芯片级集成不可行的匹配和偏置功能（图 2a）。除了 dc 阻断和 rf 扼流功能之外，c1-l1 还会在低于工作频率 (f0) 时降低不需要的增益。应为高于 f0 的自谐振频率 (srf) 选择 l1 和 l2，以实现有效扼流。
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