在线观看www成人影院-在线观看www日本免费网站-在线观看www视频-在线观看操-欧美18在线-欧美1级

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

噪聲的基本理論

5G通信射頻有源無源濾波器天線 ? 來源:5G通信射頻有源無源濾波器 ? 作者:5G通信射頻有源無 ? 2022-08-16 09:47 ? 次閱讀

隨著無線通信事業(yè)的發(fā)展,行業(yè)對于射頻前端方案的性能關(guān)注越來越多

LNA(Low Noise Amplifier, 低噪聲功率放大器)作為Receiver的第一級有源模塊,其對接收機系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。

3a9e7e46-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

01

噪聲的基本理論

LNA的性能和噪聲的機理密切相關(guān),其實主要是LNA內(nèi)部的器件容易受到噪聲影響。

通信射頻電路中通常的噪聲來源主要分為以下幾種:

1.1 熱噪聲

熱噪聲的引入通常是導(dǎo)體電荷布朗運動的結(jié)果,并且這種運動會隨著溫度的上升而加劇,電荷的隨機運動引發(fā)了隨機的電壓。

這種噪聲過程是隨機的,所以物理上通常用統(tǒng)計方法來描述熱噪聲,熱噪聲的均方噪聲電壓可以用下式來描述:

3ac8f48c-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

可以用等效戴維寧定理來對熱噪聲進(jìn)行等效建模如下圖所示,就是一個無噪聲電阻上串聯(lián)一個均方值為3ade606a-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png??的噪聲電壓源:

3aebd15a-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

由于導(dǎo)體中的電子數(shù)目巨大,其隨機運動又是相互統(tǒng)計獨立的,因此根據(jù)中心極限定理可知,熱噪聲是零均值的高斯分布。

1.2 散彈噪聲(Shot Noise)

散彈噪聲產(chǎn)生的根本原因是電子電荷具有粒子性。

產(chǎn)生散彈噪聲需要滿足以下兩個條件:

必須要有直流電流通過;

必須存在電荷載體躍過的電位壁壘,所以通常使用的線性電阻并不產(chǎn)生散彈噪聲。

電荷呈離散束導(dǎo)致了每當(dāng)電子躍過一個能量勢壘時就會產(chǎn)生不連續(xù)的電流脈沖,正是由于電子到達(dá)時間的隨機性所以造成了散彈噪聲的全頻帶特性(白噪聲特性)。

散彈噪聲的電流均方根可以表示為:

3af90ab4-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

對存在電位壁壘的要求意味著散彈噪聲只與非線性器件有關(guān),但并不是所有非線性器件都會出現(xiàn)散彈噪聲。在BJT中由于出現(xiàn)了兩個PN結(jié),所以基極電流和集電極電流都可能成為噪聲來源,但是在FET中只有柵漏電流才會引起散彈噪聲,但是這個電流非常小,所以它并不是一個顯著的噪聲源。

1.3 閃爍噪聲

閃爍噪聲又被稱為1/f噪聲,它雖然非常普遍,卻沒有一個普遍適用的機理,這種噪聲的特點是噪聲功率密度譜隨頻率的增加而減小,它的經(jīng)驗數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

3b0616e6-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

02

LNA相關(guān)參數(shù)

低噪聲放大器(LNA)位于射頻接收機的前端,是接收機的第一級有源電路。

由級聯(lián)系統(tǒng)的噪聲可以知道,第一級電路的噪聲系數(shù)會直接加到系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)上,所以LNA的噪聲系數(shù)需要設(shè)計得盡可能低;

同時為了提高接收機的接收靈敏度,LNA需要提高足夠大的增益;

另外,為了減少信號放大過程中的失真,LNA需要有良好的線性度;

而且通常LNA和天線之間會有一個視頻無源濾波器(通常為SAW或者BAW)進(jìn)行濾波,該濾波器的性能對于它的負(fù)載阻抗非常敏感

所以為了得到良好的濾波特性,LNA的輸入阻抗應(yīng)該匹配到前級濾波器的輸出阻抗,通常為50歐姆

如下圖史密斯圓圖Z0位置:

3b20eeee-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

2.1 噪聲系數(shù)

噪聲系數(shù)通常用于衡量一個電路和或者系統(tǒng)內(nèi)部噪聲大小,它通常用于比較不同電路或者系統(tǒng)噪聲性能的好壞。

噪聲系數(shù)的定義如下:

3b337604-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

由于放大器本身有噪聲,輸出端的信噪比和輸入端信噪比是不一樣的

為此,使用噪聲系數(shù)來衡量放大器本身的噪聲水平。

該系數(shù)表征放大器的噪聲性能惡化程度的一個參量,并不是越大越好,它的值越大,說明在傳輸過程中摻入的噪聲也就越大,反映了器件或者信道特性的不理想。

通常噪聲系數(shù)和溫度有關(guān),溫度越高,噪聲系數(shù)越大。

2.2 增益

增益是低噪聲放大器的一個重要指標(biāo),低噪聲放大器若有較大的增益值不僅可以放大信號還能很好地抑制后級電路模塊噪聲

但是如果增益值過大,那么后級電路模塊的線性度就要求很高,否則可能會出現(xiàn)信號飽和現(xiàn)象從而導(dǎo)致信號失真。

單級的LNA典型增益通常在10~20dB之間。

2.3 輸入輸出匹配

在實際的射頻系統(tǒng)中,低噪聲放大器的前級一般是一個高性能的片外預(yù)選射頻濾波器,它的輸出端口與LNA是輸入端口連接,為了實現(xiàn)最大功率傳輸,LNA的輸入阻抗需要匹配到50Ω。

如果LNA的輸入阻抗偏離50Ω,阻抗不匹配,將會產(chǎn)生兩個后果:

1. 產(chǎn)生功率反射,這會影響到LNA接收到的信號的功率大小;

2. 可能會惡化前級射頻濾波器的性能,從而使得系統(tǒng)性能惡化;

2.4 線性度

學(xué)習(xí)過模電的小伙伴應(yīng)該對晶體管的特性比較熟悉,放大電路的輸出特性曲線會隨著晶體管的靜態(tài)設(shè)置點的變化而變化,這就是來源于晶體管這種器件的非線性性。


我們都期待放大電路是理想線性的,即無論輸入功率多大,輸出功率都是線性增加的(增益是恒定不變的)。

但是事實上,并沒有理想線性的放大器,也就是隨著輸入功率的增大,輸入功率可能不會隨著線性增大。

如下圖,當(dāng)輸入功率較低時,此時的增益接近于線性增益。

隨著輸入功率的不斷增大,輸出功率近似線性增加,增大到一定程度,非線性越來越明顯,導(dǎo)致增益壓縮,輸出功率增長速度放緩,最后逐步趨于飽和穩(wěn)定,輸入、輸出功率之間的關(guān)系如下圖所示:

3b4637da-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

首先需要明確的是,這是輸入、輸出功率的對數(shù)表示,因此理想線性放大器的曲線斜率為1,如圖中虛線所示。

實線表征的是放大器實際輸入、輸出功率之間的關(guān)系,隨著輸入功率的增大,輸出功率增大得速度變慢,越來越偏離理想的曲線,增益逐步變低,這就是增益壓縮效應(yīng)。

放大器等有源器件通常關(guān)注實際增益比線性增益跌落1dB的位置,稱之為1dB增益壓縮點,該點對應(yīng)的輸入、輸出功率一般分別標(biāo)記為P1dB,in 和P1dB,out 。

1dB增益壓縮點越高越好,兩個放大器相比較,誰的壓縮點越高,意味著誰的線性度越好。

無線通信系統(tǒng)中,信號通常都具有一定的帶寬,如果總功率接近于1dB壓縮點,則放大器非線性越趨于明顯,就會產(chǎn)生比較強的諧波、交調(diào)產(chǎn)物,從而對鄰帶或帶內(nèi)造成干擾。

因此,非線性失真是放大器設(shè)計中一個非常重要的考量因素。

所以Pi(1dB)點是衡量線性度很重要的一個參數(shù)。

除此之外,TOI(Third-order Intercept)/IP3點也是衡量線性度的一個重要參數(shù)。它主要表征的是器件諧波和互調(diào)信號對于線性度的影響。

3b5caab0-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

3b6a4832-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

2.5 反向隔離度

反向隔離度表征LNA輸入端口和輸出端口之間的反向隔離性能,在數(shù)值上定義為信號從輸出端口到達(dá)輸入端口的衰減值,一般用S參數(shù)中的S12來表示。

信號從輸出端口到輸入端口的衰減值越大,表明它的單向性能越好,反向隔離度越好。

良好的隔離度可以有效地抑制從混頻器通過低噪聲放大器泄露到天線的本振信號,防止較大的本振信號從天線輻射到空間,形成其他通信系統(tǒng)的干擾信號。

另外,良好的隔離度還可以降低電路設(shè)計難度,使LNA的設(shè)計近似為單向化設(shè)計,設(shè)計輸入匹配電路時不用考慮輸出匹配電路對它的影響,設(shè)計輸出匹配電路時亦然。

LNA的反向隔離度受密勒效應(yīng)和寄生電容的影響較大,一般采用cascode結(jié)構(gòu)來提高它的反向隔離性能。

03

LNA實例

下面以NXP公司的BGS8H2(2300MHz~2690MHz)這款LNA為例講解一下LNA的規(guī)格。

這是一款適用于LTE高頻頻段的LNA,通常為了防止信號過大導(dǎo)致信號后級電路飽和失真,LNA會有兩種模式:

增益模式(Gain Mode)/旁路模式(Bypass Mode)

下圖是它的模塊框圖:

3b85008c-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

可以看出LNA有一個CTRL_Pin,該Pin可以通過SOC或者RFIC控制LNA的模式。

以下是該LNA的基本技術(shù)指標(biāo),這個就像是一個產(chǎn)品的包裝,一開始給選型廠家一個基本印象:

3b960490-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

LNA的規(guī)格書中還會給出該器件在不同的情況下的參數(shù):

3ba72130-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

以及推薦的匹配和推薦的工作條件:

3bbc5dac-1cfc-11ed-ba43-dac502259ad0.png

這樣就方便了工程師的調(diào)試和設(shè)計。

審核編輯 :李倩

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 功率放大器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    102

    文章

    3938

    瀏覽量

    133994
  • 噪聲
    +關(guān)注

    關(guān)注

    13

    文章

    1137

    瀏覽量

    47903
  • LNA
    LNA
    +關(guān)注

    關(guān)注

    4

    文章

    337

    瀏覽量

    58311

原文標(biāo)題:LNA設(shè)計學(xué)習(xí)資料

文章出處:【微信號:RFfilter,微信公眾號:5G通信射頻有源無源濾波器天線】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    EMC電路基礎(chǔ)知識

    本課程分三個章節(jié),分別從概念,基本理論和系統(tǒng)方面簡單介紹了 EMC 的基 本概念、標(biāo)準(zhǔn)、測試內(nèi)容,產(chǎn)品認(rèn)證和電磁兼容的基本理論,最后介紹了系統(tǒng) 安裝和維護(hù)中的 EMC 問題。 學(xué)完本課程后,學(xué)員能夠
    發(fā)表于 05-19 16:13

    利用Keysight S系列示波器精準(zhǔn)測量電源噪聲分析的五大技巧

    ,成為電源噪聲測量的理想工具。本文結(jié)合工程實踐與理論分析,總結(jié)出五大實用技巧,幫助用戶優(yōu)化測量流程,提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。 ? 技巧一:選擇低噪聲信號路徑,優(yōu)化輸入阻抗配置 電源噪聲測量中,
    的頭像 發(fā)表于 05-12 15:26 ?118次閱讀
    利用Keysight S系列示波器精準(zhǔn)測量電源<b class='flag-5'>噪聲</b>分析的五大技巧

    普源MSO8000示波器電源噪聲測試設(shè)置方法詳解

    使用MSO8000進(jìn)行電源噪聲測試的完整流程及關(guān)鍵設(shè)置方法,幫助工程師精準(zhǔn)捕捉并分析電源噪聲信號。 ? 一、電源噪聲測試基礎(chǔ)理論 電源噪聲
    的頭像 發(fā)表于 04-27 17:38 ?187次閱讀
    普源MSO8000示波器電源<b class='flag-5'>噪聲</b>測試設(shè)置方法詳解

    電機基本理論與工程實踐

    適用于電機的學(xué)習(xí)。這里所說的電機,指的是包括電源、控制器、電機和機械負(fù)載的完整系統(tǒng)的一部分。電機是主要的學(xué)習(xí)對象,但電源、控制器和機械負(fù)載的相關(guān)知識也會提到。 讀者可以通過電機的設(shè)計、應(yīng)用和控制3個方面來學(xué)習(xí)電機。設(shè)計方面包括電機的詳細(xì)結(jié)構(gòu),內(nèi)部磁場和力學(xué)的分析,內(nèi)部損耗,電機的電路模型和電機測試得到的電機參數(shù)。應(yīng)用方面包括電機的運行方式(電動機、發(fā)電機、電磁制動),不同負(fù)載、不同規(guī)格的電機型號的選擇和通過等效電路分析電機性能。控制方面包括調(diào)速方式的選擇(調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速等),控制器所需的硬件、工作狀態(tài)(電動機運行,發(fā)電機運行,電磁制動)、靜態(tài)和動態(tài)(尤其是啟動)的性能,以及一些附加問題如諧波影響等。本書的講述盡量全面:從電機的基本結(jié)構(gòu)和運行原理出發(fā),并結(jié)合實例以及一些相關(guān)的控制問題來講述。本書面向本科以上學(xué)歷人員編寫,讀者應(yīng)具備基本的工程物理和數(shù)學(xué)知識背景,還有基本的電路知識。大多數(shù)\"內(nèi)容都包含在一個學(xué)期約3學(xué)分的課程里。當(dāng)然,如果所有內(nèi)容都詳細(xì)講解,或者把基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)一遍,會需要更多的時間。本書至少在3個方面很有用:用作電機學(xué)的必修課或者選修課的教科書;用作電機學(xué)選修課的補充讀物,電力系統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)課的補充讀物:用作工程師的通用參考書。本書的內(nèi)容和傳統(tǒng)的參考資料相比,更著重于分析的深度。 純分享帖,需要者可點擊附件獲取完整資料~~~ (免責(zé)聲明:本文系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請第一時間告知,刪除內(nèi)容!)
    發(fā)表于 04-07 18:19

    射頻電路設(shè)計——理論與應(yīng)用

    本資料從低頻電路理論到射頻、微波電路理論的演化過程出發(fā),討論以低頻電路理論為基礎(chǔ)結(jié)合高頻電壓、電流的波動特征來分析和設(shè)計射頻、微波系統(tǒng)的方法——微波等效電路法,使不具備電磁場理論和微波
    發(fā)表于 04-03 11:41

    ADS1282使用HPF后,最終得到的噪聲性能反而變差,為什么?

    15uV@1ksps. 理論上講,濾除DC附近噪聲(如Flicker噪聲等)后,最終噪聲性能應(yīng)該更好,何以實際結(jié)果是變得更差呢? 還請專業(yè)人員能夠給出解釋? 謝謝!
    發(fā)表于 02-07 07:04

    調(diào)理電路的噪聲余量計算如何計算

    調(diào)理電路的噪聲余量計算 請問各位,在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,2Msps要達(dá)到12bit分辨率,選用14bit的ADC。前端調(diào)理電路的噪聲理論余量如何計算。根據(jù)什么條件確定前端調(diào)理放大器的噪聲
    發(fā)表于 01-21 07:55

    DAC8568C的噪聲為什么比數(shù)據(jù)手冊當(dāng)中的小呢?

    =15.7kHz,代入計算電壓噪聲有效值的公式 得到En=34.3uV,電壓噪聲峰峰值為Vp-p=5*En=172uV。 總結(jié): DAC8568C輸出2.5V的時其噪聲峰峰值的理論
    發(fā)表于 01-16 06:33

    半導(dǎo)體的能帶理論

    本文較為詳細(xì)地介紹半導(dǎo)體的能帶理論。 ? 半導(dǎo)體能帶理論及結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)發(fā)展得益于半導(dǎo)體理論在固體電子學(xué)(隨著固體器件特別是半導(dǎo)體集成電路的空前發(fā)展出現(xiàn)的一門新興學(xué)科)基礎(chǔ)上的建立與發(fā)展
    的頭像 發(fā)表于 11-25 09:31 ?2418次閱讀
    半導(dǎo)體的能帶<b class='flag-5'>理論</b>

    負(fù)載管的閃爍噪聲和熱噪聲的區(qū)別

    負(fù)載管的閃爍噪聲和熱噪聲是兩種不同的噪聲類型,它們在電子設(shè)備中的表現(xiàn)和影響各有特點。 閃爍噪聲(1/f噪聲) 定義 : 閃爍
    的頭像 發(fā)表于 10-10 11:19 ?1112次閱讀

    噪聲系數(shù)和噪聲溫度的關(guān)系

    噪聲系數(shù)和噪聲溫度是電子學(xué)和通信領(lǐng)域中描述信號傳輸系統(tǒng)或器件噪聲性能的兩個重要參數(shù),它們之間存在密切的關(guān)系。 一、噪聲系數(shù)的定義與表示 噪聲
    的頭像 發(fā)表于 10-09 14:50 ?4401次閱讀

    ths4509差分運放系統(tǒng)噪聲大是什么原因?qū)е碌模?/a>

    為什么有這么大啊,理論上計算應(yīng)該是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個10mV的,從仿真的結(jié)果來看,噪聲也就在2mV左右! 自我分析原因可能有兩個: 1、電源噪聲 2、電阻熱噪聲 大家?guī)兔Ψ治龇治觯?
    發(fā)表于 09-12 07:08

    多級運放級聯(lián)如何安排運放放大倍數(shù)才能讓信號質(zhì)量最優(yōu)噪聲小?

    如題,多級運放級聯(lián)如何安排運放放大倍數(shù)才能讓信號質(zhì)量最優(yōu)噪聲小,關(guān)于集成運放的級聯(lián)有沒有相關(guān)的理論支持?
    發(fā)表于 08-27 08:14

    求助,關(guān)于THS7530-Q1噪聲測量問題求解

    噪聲對比: THS7530理論值:200MHz^0.5 * 1.1nV/Hz^0.5 = 0.016mV,這個值跟我實測出來的值差距較大。 THS4541理論值:200MHz^0.5 * 2.2nV
    發(fā)表于 08-02 08:06

    求助,關(guān)于OPA2189放大器中的電阻熱噪聲問題求解

    /DC電源,DC/DC輸出電壓頻率100khz,那么R1熱噪聲的帶寬B是不是就是100khz。如果想降低R1的熱噪聲,從帶寬上入手,在R1前面加一個低通濾波器,濾波器的截至帶寬假設(shè)講到1Hz,那么R1熱衷帶寬B是不是就降到1Hz了,理論
    發(fā)表于 08-02 06:04
    主站蜘蛛池模板: 五月天婷婷在线观看视频 | 色天使网 | 国产va免费精品高清在线 | 一本大道香蕉大vr在线吗视频 | 狠狠躁夜夜躁人人躁婷婷视频 | 九月丁香婷婷亚洲综合色 | 国外免费精品视频在线观看 | 免费精品美女久久久久久久久久 | 中文字幕av一区二区三区 | 四虎.com| 黄色大片aa | 人人看人人玩 | 操美女视频网站 | 亚洲人成电影在线小说网色 | 在线免费色 | 色妞影视| 天天干天天射天天舔 | 成人精品亚洲人成在线 | 成人国产亚洲欧美成人综合网 | 国产稀缺精品盗摄盗拍 | 四虎影视国产精品 | 天天草夜夜爽 | 一级免费看片 | 一区二区不卡免费视频 | 国产伦子系列视频6 | 视频精品一区二区三区 | 欧美黑人粗硬大在线看 | 亚洲色图17p | 香蕉视频在线观看黄 | 亚洲香蕉毛片久久网站老妇人 | 欧美天天综合 | 五月激情五月婷婷 | 国产精品一久久香蕉产线看 | 高清精品女厕在线观看 | 天天操天天摸天天爽 | 色婷婷九月 | 亚洲电影一区二区三区 | 最刺激黄a大片免费观看下截 | 黄色免费网站在线观看 | 天堂在线资源最新版 | 免费国产黄网站在线观看视频 |