低騒音アンプ(LNA)は、通信システムにおいて重要なコンポーネントであり、ノイズを最小限に抑えながら、信号の増幅による信号品質を強化しています。 LNAsの適切な設計により、受信機の感度が向上し、ノイズ環境における信号の検出が向上します。 この記事では、効果的なLNAの設計に関与する主な原則と計算について説明します。

低騒音アンプ設計の基礎原則

LNA設計の第一次目標は、ノイズの数値(NF)を最小限に抑えながら、利益を最大化することです。 ノイズの数値は、アンプが理想的なノイズレスデバイスに相対的に追加するどのくらいのノイズを定量化します。 低NFを達成するには、アクティブデバイス、偏光条件、およびインピーダンスマッチングの慎重な選択が必要です。

主変数および計算

LNA の設計は、ゲイン、ノイズフィギュア、入力/出力インピーダンスなどの計算パラメータを含みます。 フリス式は、一般的に、コンポーネントのカスケードの全体的なノイズフィギュアを推定するために使用されています。

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

NF1が最初のステージのノイズフィギュアである場合、G1はそのゲインです。最初のステージのNFは、全体的なノイズ性能に最も大きな影響を与えます。したがって、最初のステージを最適化することは重要です。

設計検討

重要な考慮事項は、低騒音トランジスタ、適切な偏差、およびインピーダンスマッチングを選択することを含みます。マッチングネットワークは、電力転送を最適化し、ノイズパフォーマンスを低下させることができる反射を最小限に抑えるために設計されています。シミュレーションと計算は、目的の仕様を満たすコンポーネント値を選択するのに役立ちます。

  • 周波数帯域に適した低騒音トランジスタを使用してください。
  • 入力および出力インピーダンスのための一致ネットワークを設計して下さい。
  • 偏見条件を最適化し、騒音の貢献を削減します。
  • 回路を模倣してゲインとノイズの数値を確認します。