如何实现GPS接收机的低噪声放大器的设计？

低噪声运算放大器是一种非常重要的电子元件，它可以在电路中起到放大信号的作用。

它的独特之处在于它的噪声很小，这使得它非常适合在需要高精度信号放大的场合使用。在本文中，我们将深入探讨低噪声运算放大器的特点、优势和应用。

我们来看一下低噪声运算放大器的特点。它的特点主要有以下几个方面：

1. 噪声小：低噪声运算放大器的噪声很小，这使得它非常适合在需要高精度信号放大的场合使用。

2. 高增益：低噪声运算放大器的增益很高，这使得它能够放大非常微弱的信号。

3. 宽带宽：低噪声运算放大器的带宽很宽，这使得它可以放大高频信号。

4. 低偏置电流：低噪声运算放大器的偏置电流很小，这可以减少电路中的功耗。

接下来，我们来看一下低噪声运算放大器的优势。低噪声运算放大器的优势主要有以下几个方面：

1. 高精度：低噪声运算放大器的噪声很小，这使得它非常适合在需要高精度信号放大的场合使用。

2. 低功耗：低噪声运算放大器的偏置电流很小，这可以减少电路中的功耗。

3. 高速度：低噪声运算放大器的带宽很宽，这使得它可以放大高频信号。

4. 可靠性高：低噪声运算放大器的性能非常稳定，这使得它在工业控制和仪表领域中得到了广泛应用。

我们来看一下低噪声运算放大器的应用。低噪声运算放大器的应用主要有以下几个方面：

1. 仪器仪表：低噪声运算放大器可以用于各种仪器仪表，如电压表、电流表、频率计等。

2. 传感器信号放大：低噪声运算放大器可以用于传感器信号放大，如温度传感器、压力传感器、光电传感器等。

3. 高速数据采集：低噪声运算放大器可以用于高速数据采集，如高速模数转换器、高速采样系统等。

4. 通信电路：低噪声运算放大器可以用于通信电路，如调制解调器、信号放大器等。

总之，低噪声运算放大器是一种非常重要的电子元件，它的噪声小、增益高、带宽宽、偏置电流小等特点使得它在各种领域得到了广泛应用。如果您需要在电路中使用高精度信号放大器，那么低噪声运算放大器是您的选择!

“随着便携式设备市场的爆发性成长，手机环境下的射频干扰，已成为手机内置导航系统系统设计中最大的挑战之一。而我们最新推出的GPS低噪声放大器AW5005，可以快速有效的解决上述问题。与传统的卫星导航系统LNA方案相比，AW5005提供了更低的噪声系数、更好的线性度、更快的交货时间和更有竞争力的性能，完全达到了业界最高的性能指标，特别适用于手机内置的导航系统接收前端。”

随着无线通信技术的快速发展和手机功能的不断增多，手机中各种射频标准的相互干扰问题日益凸显。目前手机中集成的射频标准主要有第二代数字通信标准GSM，第三代TD-SCDMA/ WCDMA，第四代TD/FDD-LTE，蓝牙Bluetooth，调频收音FM-radio，无线局域网WLAN等等。相比之下，全球卫星导航系统的信号强度非常微弱，手机中其它射频干扰会驱使接收系统的射频前端进入饱和状态，接收性能随之恶化，严重时还会导致接收系统功能失效。

艾为EZ-GPS低噪声放大器产品系列，延续了艾为之前广为应用的EZ-FM产品系列使用方便，对应用环境适应性强的优势。AW5005作为EZ-GPS的第一款芯片，有5项技术发明专利在申请中。特别是其中的Smart-Linear线性度提升技术，在保持极低噪声系数和高功率增益的同时，提供了业界极具竞争力的高线性度指标，有效保证了GPS微弱信号在强干扰环境中的最佳接收。AW5005提供高达3000V的人体模式(HBM)ESD保护能力，非常适用于手机等移动终端中的内置GPS设计。除此之外，AW5005可以适用各种不同感值和类型的输入匹配电感而保持性能不变，相比同类产品，该特点使得用户应用更为灵活多变。AW5005提供纤小的1.5mm*1.0mm的DFN 6管脚封装，可减小面积、降低成本并且改善接收效果，非常适用于手机中的有源天线或贴片天线系统。

低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)广泛应用于射电天文、卫星接收、雷达通信等收信机灵敏度要求较高的领域，主要作用是放大所接收的微弱信号、降低噪声、使系统解调出所需的信息数据。而噪声系数(Noise Figure，NF)作为其一项重要的技术指标直接反映整个系统的灵敏度，所以LNA设计对整个系统的性能至关重要。

1 GPS接收机低噪声放大器的设计

设计的LNA主要指标为：工作频率为1 520～1 600 MHz;噪声系数NF16.0 dB;输入驻波比<2;输出驻波比<1.5。

1.1 器件选择

选择合适的器件，考虑到噪声系数较低、增益较高，所以选择PHEMT GaAsFET低噪声晶体管。在设计低噪声放大器前，首先要建立晶体管的小信号模型，一般公司都会提供具有现成模型的放大器件。这里选择Agilent公司的生产的ATF-54143。1.52～1.60 GHz频带内，设计反τ型匹配网络，该匹配网络由集总元件电感、电容构成。选择电感时，要选择高Q电感。为了在模拟仿真中能够与实际情况相符合，选用Murata公司的电感和电容模型。这里选用贴片电感型号为LQWl8，贴片电容型号为GRMl8，电感LQWl8在1.6 GHz典型Q值为80。

1.2 直流偏置

在设计低噪声放大器中，设计直流偏置的目标是选择合适的静态工作点，静态点的好坏直接影响电路的噪声、增益和线性度。由电阻组成的简单偏置网络可以为ATF-54143提供合适的静态工作点，但温度性较差。可用有源偏置网络弥补温度性差的缺点，但有源偏置网络会使电路尺寸增加，加大了电路板排版的难度以及增加了功率消耗。在设计实际电路中，要根据具体情况选择有源偏置网络，或是电阻偏置网络。就文中的LNA而言，考虑到结构和成本，这里选择电阻无源偏置网络。采用Agilenl的ATF54143，根据该公司给出的datasheet指标，设计Vds=3.8 V、Ids=ll mA偏置工作点。因为在电流为llmA时ATF-54143性能较好。电阻R3为100 Ω;R2为680 Ω;R1为60 Ω。