Gli amplificatori a basso rumore (LNA) sono componenti essenziali nei sistemi di comunicazione, migliorando la qualità del segnale amplificando i segnali deboli aggiungendo al contempo un minimo di rumore. Il design corretto di LNA migliora la sensibilità del ricevitore, consentendo una migliore rilevazione dei segnali in ambienti rumorosi.

Principi fondamentali di progettazione di amplificatori a basso rumore

L'obiettivo primario del design LNA è quello di massimizzare il guadagno minimizzando la cifra di rumore (NF). La cifra di rumore quanta rumore l'amplificatore aggiunge rispetto ad un dispositivo ideale senza rumore. Raggiungere un basso NF richiede un'attenta selezione di dispositivi attivi, condizioni di biasing e corrispondenza di impedenza.

Parametri e calcoli chiave

La progettazione di un LNA comporta il calcolo di parametri come il guadagno, la figura del rumore e le impedenze di ingresso/uscita. La formula Friis è comunemente usata per stimare la figura generale del rumore di una cascata di componenti:

NF total = NF1 + (NF2 - 1)/G1 + (NF3 - 1)/(G1 * G2) ...]

La NF1 è la figura del rumore della prima fase, G1 è il suo guadagno, e così via. La NF della prima fase ha l'impatto più significativo sulle prestazioni del rumore complessivo. Pertanto, ottimizzare la prima fase è fondamentale.

Considerazioni di progettazione

Le considerazioni chiave includono la scelta di transistor a basso rumore, il corretto biasing e l'impedenza. Le reti di corrispondenza sono progettate per ottimizzare il trasferimento di energia e minimizzare i riflessi, che possono degradare le prestazioni del rumore.

  • Utilizzare transistor a basso rumore adatti per la banda di frequenza.
  • Progettazione di reti corrispondenti per impedenze di ingresso e di uscita.
  • Ottimizzare le condizioni di biasing per ridurre il contributo del rumore.
  • Simulare il circuito per verificare il guadagno e la figura del rumore.