一、 LNA的核心设计目标与权衡
低噪声系数（NF）： 这是LNA的首要任务。它决定了整个接收机系统的噪声基底。NF越小，系统灵敏度越高。
高增益： LNA需要提供足够的增益（通常为15-25dB），以放大微弱的接收信号，并使其远大于后续各级（如混频器）的噪声，从而抑制后级噪声的影响。
良好的线性度 ： 用输入三阶交调点（IIP3） 和输入1dB压缩点（P1dB） 来衡量。它决定了LNA处理强干扰信号而不产生严重失真的能力。
输入/输出匹配： 通常要求输入端口良好匹配（如S11 < -10dB），以最大限度地传输信号功率并防止反射。输出端口也需匹配，以驱动后级电路。
稳定性： 在整个工作频带内，放大器必须无条件稳定，不能产生振荡。
核心权衡关系：
噪声与匹配： 最小噪声系数（NFmin）和最大功率传输（共轭匹配）所需的源阻抗通常不一致。
噪声与线性度： 优化噪声系数的偏置点和工作状态，往往与优化线性度的条件相冲突。
增益与线性度/稳定性： 高增益可能导致线性度恶化，并容易引发振荡。
二、 晶体管的选择与偏置
晶体管类型：
GaAs pHEMT： 在毫米波频段和极高频率应用中具有极低的噪声和出色的性能，是高性能LNA的首选。
SiGe HBT： 在低频到中高频段具有良好的噪声和线性度性能，并且易于与CMOS工艺集成。
CMOS： 在现代集成收发机中广泛应用。虽然传统上噪声性能不如III-V族器件，但先进纳米工艺已使其在数十GHz频段表现出色，成本低，集成度高。
偏置设计：
晶体管的偏置点（Ids/Vds for FETs, Ic/Vce for BJTs）对NF、增益和线性度有决定性影响。
存在一个使NF最小 的最佳偏置电流。这个电流通常远小于使增益最大的偏置电流。
偏置网络本身需要使用射频扼流圈（RFC）和旁路电容，以确保在射频通路呈现高阻抗，避免影响射频性能。
三、 噪声分析与阻抗匹配理论
这是LNA设计的核心理论
噪声参数：
一个二端口网络的噪声性能由四个噪声参数完整描述：
最小噪声系数（NFmin）
最佳源反射系数（Γopt）： 使NF达到NFmin时信源端的反射系数。
等效噪声电阻（Rn）： 描述了当源阻抗偏离Γopt时，NF恶化的速度。
等噪声系数圆：
在史密斯圆图上，可以绘制出等噪声系数圆。这些圆显示了所有能产生特定NF的源阻抗（ΓS）的位置。设计者可以在这些圆上权衡选择ΓS。
同时共轭匹配 vs. 噪声匹配
关键冲突 ： 对于大多数晶体管，Γopt 和 Γin（为获得最大增益的匹配点）并不相同。因此，LNA的输入匹配设计是一个权衡过程。
-
功率匹配 ： 当
Γin = Γs*且Γout = ΓL*时，实现最大功率传输和最大增益。 -
噪声匹配 ： 当
Γs = Γopt时，实现最小噪声系数NFmin。
四、S参数进行****LNA设计
1. S参数的作用：
(1) 稳定性计算；
(2) 最大资用增益计算；
(3) 输入输出阻抗计算；
(4) 最佳源阻抗和负载阻抗；
(5) 转换增益计算；
2. 稳定性分析：
如果K>1，则器件对于任何源和负载的组合都是无条件稳定的；如果K<1，则潜在不稳定
K<1的改进方法：
(1)重新选择静态工作点；
(2)更换晶体管；
(3)优化电路设计。
五、S参数设计实例
某BJT晶体管工作于900MHz时，当 静态工作点VCE=10V,IC=10mA时的 S参数为
放大器终端阻抗为50欧姆，设计晶体 管获得最大增益时的输入输出匹配 网络。
六、S参数等增益圆与固定增益设计
**固定增益意义：**对于级联LNA，要求第一级增益为固定值，避免后级出现负载过载，
因此通常要求增益不能为最大增益，而双共轭匹配会使增益过大；
可控的固定增益实现方法：采用选择性失配的的方式控制增益，通过等增益圆进行。
**选择性失配：**增益的大小由匹配 电路决定
等增益圆理论
等增益圆
晶体管工作于250MHz，VCE=5V，IC=5mA，该条件下S参数为 S11=0.277<-59°，S22=0.848<-31°，S12=0.078<93°，S21=1.92<64°，设计要求增益为9dB，源阻抗为Zs=35-j60Ω，负载是ZL=50-j50，稳定因子K>1。
S参数等增益圆电路设计
