【摘要】接收机前端的低噪声放大器（LNA）对于整个通信设备的接收机系统灵敏度的影响非常重要，多数情况下有用信号都是非常微弱的，随着现代通信电子技术的发展及手持无线终端的推广，迫切需要低噪声、高增益、低偏置、小体积的射频放大器以适应更小巧、接收性能更优越的无线电子设备。本文选用Philip公司的BFG425W双极晶体管，主要从LNA电路的噪声分析及三极管基本特性入手讨论高频ISM频段的低噪声放大电路设计。
【关键词】灵敏度;低噪声放大器;BFG425W
引言
无线高频电路大多应用在小型设备和便携式电子产品中，用于实现设备之间的无线连接和信息交换。低噪声放大器是射频接收机前端的主要组成部分。它主要有下面四个特点：
（1）它位于接受机的最前端，噪声系数越小越好，同时为了抑制后级噪声对系统的影响，还要求有一定的增益，但是为使后面的混频器不过载，它的增益又不能太大，因此要求低噪声放大器在工作的频段是稳定的。
（2）接收端的信号是微弱的，所以低噪声放大器必定是一个小信号线性放大器，又由于受传输路径的影响，在接受信号时有可能伴随着许多强干扰进入，因此要求放大器有足够的线性范围，而且增益是可调的。
（3）低噪声放大器一般是通过传输线直接和天线或天线滤波器相连，放大器必须与它们有良好的匹配，以达到功率最大传输和具有最小噪声系数，并且保证滤波器的性能。
（4）应具有选频功能，可抑制带外和镜象频率干扰，因此它一定是频带放大器。 综上所述，晶体管微波放大器的基本要求是低噪声系数、足够的增益、工作稳定可靠、足够的带宽和较大的动态范围等。
1.低噪声放大电路的性能指标分析
低噪声放大器基本由放大器件（微波晶体 管）、输入匹配网络、输出匹配网络组成。
1.1 噪声系数
噪声系数是指放大器的输入信噪比和输出信噪比的比值。第一级放大器的噪声性能对整个放大器的性能起决定性的作用，该放大器必须能在宽频带内实现噪声匹配。一个晶体管，当它的源端所接信号源的阻抗等于它所求的最佳源阻抗时，由该晶体管构成的放大器的噪声系数最小，这样才能得到更高灵敏度。
1.2 增益
放大器的增益与管子的跨导有关，跨导直接由工作点的电流决定;其次，放大器的增益还与负载有关。低噪声放大器是频带放大器，它的选频功能由负载决定。低噪声放大器输出端必须与滤波器相配，以保证滤波器的众多特性，如插入损耗、带内波动以及带外衰减等。
1.3 线性度
采用差动输入方式，输入信号线性范围比单管大。输出电流是两个管子输出电流之差，可以抵消放大器非线性失真偶次谐波，进一步扩大了放大器的线性范围。讨论放大器的线性范围要考虑三个问题：一是线性范围和器件有关，场效应管由于有平方律特性，因此它的线性比双极好;二是和电路有关;三是输入端的阻抗匹配网络也会影响到放大器的线性范围。
2.三极管BFG425W放大原理介绍
BFG425W是一款NPN双极型晶体管，具有低电压、高增益、耗电少、可靠性高、低噪声放大等优点，可以应用于900M、2.4G甚至更高频段。
图1 放大增益与集电极电流关系曲线
图2 频率与集电极电流关系曲线
2.1 三极管BFG425W主要特性曲线
从图1、2中可以看出，BFG425W晶体管在耗电流小的情况下也能具有较高的放大增益倍数以及支持更广的频率范围。
2.2 三极管BFG425W应用于高频段低噪声放大电路设计如图3所示：
图3
图3为原理参考图，三极管BFG425W供电电压Vsupply为LDO输出3.3V，L1、R1作为晶体管的偏置电路保证放大电路及增益稳定性，提供静态工作电流。S1、S2为射频微带线，需要根据电路基材等调整相应尺寸。
3.结束语
经试验发现基于BFG425W三极管搭建的硬件低噪声放大电路可以更好的保证射频接收灵敏度，但也需要在调试过程中把握好基极静态工作点及中心频率选择，可以用于高频小信号放大电路。不过，上述电路仅限于一级放大，对于实际使用过程中为了满足更优异的接收灵敏度及噪声系数，需要多级放大电路一起工作才会产生更好的效果。
参考文献
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