隨著技術與工藝的提高，通信系統中限制通信距離的因素已不是信號的微弱程度，而是噪聲干擾的程度。克服噪聲干擾是設計電子設備必須考慮的問題。從廣義上來講。噪聲是指設計中不需要的干擾信號，然而各種各樣的通信信號通常是以電波形式傳播，因此，接收有用信號的同時，不可避免地混入各種無用信號。即便是采取濾波、屏蔽等方法，還是會有或多或少無用的信號滲入到接收信道中，干擾后續信號處理。在改善外部干擾的同時，還需充分發揮設計人員的主觀能動性，即就是從接收機內部降低設備自身干擾，主要是采用低噪聲放大器來實現。因此，這里提出一種低噪聲放大器的設計方案。

1 低噪聲放大器技術指標與設計原則

1．1 主要技術指標

低噪聲放大器的主要技術指標包括：噪聲系數、功率增益、輸入輸出駐波比、反射系數和動態范圍等。由于設計低噪聲放大器時，在兼顧其他各指標的同時，主要考慮噪聲系數。噪聲系數是信號通過放大器(或微波器件)后，由于放大器(或微波器件)產生噪聲使得信噪比變壞。信噪比下降的倍數就是噪聲系數，通常用NF表示。放大器自身產生的噪聲常用等效噪聲溫度表示。噪聲溫度與噪聲系數NF的關系

式中，T0為環境溫度，通常以絕對溫度為單位，293 K，注意：這里的噪聲系數NF并非以dB為單位。

對于單級放大器，噪聲系數的計算公式為

式中，NFmin為晶體管最小噪聲系數，由晶體管本身決定；Γout、Rn、Гs分別為獲得NFmin時的最佳源反射系數、晶體管等效噪聲電阻、晶體管輸入端的源反射系數。

而多級放大器噪聲系數的計算公式為

式中，NF總為放大器整機噪聲系數；NF1、NF2、NF3分別為第1，2，3級的噪聲系數；G1、G2分別為第1，2級功率增益。

從式(3)看出，當前級增益G1和G2足夠大時，整機的噪聲系數接近第l級的噪聲系數。因此多級放大器中，第1級的噪聲系數大小起決定作用。

1．2 設計原則

1．2．1 晶體管的選取

射頻電路中低噪聲晶體管的主要技術指標為：高增益、低噪聲以及足夠的動態范圍。現階段雙極型低噪聲管的工作頻率可達到幾十吉赫茲，噪聲系數為幾分貝，砷化鎵小信號場效應管的工作頻率更高，并且噪聲系數可達1 dB以下。

在選取低噪聲晶體管時，通常遵循以下2個原則：1)微波低噪聲晶體管的噪聲系數足夠小，工作頻段足夠高，一般情況下所選擇的晶體管的fT要比其工作頻率高4倍以上；2)所選的微波低噪聲晶體管要有足夠高的增益與足夠大的動態范圍。通常要求放大器的工作增益大于10dB，當輸入信號達到系統最大值時，由放大器非線性引起的交調分量小于系統基底噪聲。

1．2．2 電路設計原則

這里的電路設計原則實際就是輸入輸出匹配電路的設計原則。首先，輸入匹配電路的設計原則是：在優先滿足最小噪聲的前提下，提高電路增益。也就是根據輸入等增益圓與等噪聲圓選取合適的Гout。如圖l所示，通常要求Zout=Zopt，Гout=Гopt。其次，輸出匹配電路的基本任務是把微波管復數輸出阻抗匹配到負載實數阻抗50 Ω。輸出匹配電路主要是提高增益高，因此所設計的輸出匹配電路在Zin=ZT*成立才能夠實現其任務。再者，放大器設計必須使得所設計的放大器是穩定的，也就是需要滿足穩定性條件。最后，在滿足指標的同時，重點考慮工藝和結構上的可實現性。工藝上應選擇損耗小、易于加工、性質穩定、材料的物理(厚度)和電氣性能(介電常數)均勻，同時表面光潔度達到一定要求的印制板。對于基板材料方面FR-4(介電常數4～5之間)與氧化鋁陶瓷是常用的微波基板。在PCB布板時還需考慮鄰近相關電路的影響。此外應注意濾波、接地和外電路設計中電磁兼容設計原則。