1. 射频低噪声放大器概述

各位同学，咱们今天聊聊LNA——低噪声放大器。这东西在射频接收链路里，说白了就是第一道关口。信号从天线下来，第一个遇到的就是它。

我刚开始做射频那会儿，总觉得LNA不就是个放大嘛，随便找个管子搭一下就行。结果第一次流片回来，噪声系数直接飙到3dB以上，整条链路都废了。嗯，从那以后我再也不敢小看这个小小的放大器了。

1.1 LNA在接收链路中的位置与作用

先看一张图，你就明白LNA到底站在哪儿了。

LNA的位置决定了它的命运。天线接收到的信号极其微弱，可能只有-100dBm甚至更低。如果第一级放大器噪声太大，信号就被噪声淹没了，后面再怎么处理都白搭。

我个人习惯把LNA比作「守门员」。它必须把微弱信号稳稳接住，还不能添太多杂音。后级的混频器、中放、解调器，噪声再大也救不回来了——因为信号已经被LNA「定型」了。

1.2 关键性能指标

评价一个LNA好不好，主要看四个指标。我按重要性排个序，你想想看是不是这个理。

噪声系数（NF）

这是LNA的灵魂指标。NF定义是输入信噪比除以输出信噪比，单位dB。说白了，就是信号经过放大器后，信噪比恶化了多少。

我记得刚入行时，师傅跟我说：「NF每降低0.5dB，接收机灵敏度就能提升0.5dB。在通信系统里，这0.5dB可能就是能不能连上信号的区别。」后来我做卫星通信项目，深有体会——天线仰角低的时候，信号本来就弱，LNA的NF直接决定了能不能解调出数据。

增益（G）

增益要够，但不能过头。为什么？因为后级混频器也有噪声，LNA的增益足够大，才能把后级噪声压制住。但增益太高，大信号进来就容易饱和，产生非线性失真。

我一般控制在15~20dB之间。你想想看，增益太高了，输出功率也大，后级混频器可能吃不消。太低了呢，整条链路的噪声系数又压不下去。

线性度（IIP3 / P1dB）

线性度衡量的是放大器处理大信号的能力。两个指标：1dB压缩点（P1dB）和三阶交调截点（IIP3）。

我遇到过最头疼的情况：一个LNA小信号时NF只有0.8dB，看起来很美。但旁边有个强干扰信号进来，直接产生交调产物，把有用信号给盖住了。所以做基站接收机的时候，我宁愿选NF稍差但IIP3高的管子。

稳定性

这个指标，怎么说呢——它是所有指标的前提。放大器如果不稳定，自激振荡起来，NF、增益、线性度全废了。

判断稳定性的标准是K因子和μ因子。K > 1且μ > 1，表示绝对稳定。我曾经调试一个C波段LNA，增益做到22dB，结果K因子只有0.85，一上电就自激。后来加了源极负反馈电感，才把稳定性拉回来。

1.3 微带线结构的优势

为什么咱们这门课要讲微带线结构？因为它特别适合高频LNA的设计。

微带线说白了，就是PCB顶层走信号线，底层是完整地平面，中间是介质基板。这种结构在射频领域有三大优势：

• 传输线效应可控： 微带线的特性阻抗可以通过线宽、介质厚度精确控制。50Ω匹配做起来很方便。
• 寄生参数小： 相比集总元件（电容、电感），微带线的寄生效应更容易建模和补偿。
• 可重复性好： PCB工艺成熟，批次一致性高，适合量产。

我做过一个项目，用集总元件搭LNA匹配网络，频率到了3GHz以上，电容电感的寄生参数就开始乱飘。后来换成微带线结构，匹配稳定多了，NF也降了0.2dB。

当然，微带线结构也有缺点——占面积大。但在高频段，这点代价是值得的。我个人习惯在2GHz以上全部用微带线结构，2GHz以下看情况混用。