隨著TD-LTE的快速成長，以及基站朝多頻多模技術發展，新近開發的器件需具備關閉功能，讓系統能在傳送或接收狀態時，輕松地關閉其他功能。此外，針對無線基礎架構市場的器件，客戶需要更高集成度的解決方案，并同時維持高線性度效能，以及滿足較低的功耗要求。同時，為因應基站小型化的趨勢，高集成度與高效射頻解決方案都是業者持續努力發展的目標。

低噪聲放大器(LNA)位于接收鏈路中距離信號被捕捉很近的位置，所有后面的處理都是基于低噪放放大后的信號進行的，所以一個低噪放是決定系統整體性能的關鍵器件。隨著無線環境變得越來越擁堵，運營商必須在所有條件下實現最佳的接收效果，以保持他們所宣稱的數據率性能，因而低噪聲放大器的重要性是不能忽視的。

盡管大多數智能手機用戶不知道WCDMA和LTE的區別，也不能完全理解不同數據率之間的差別，但是消費者卻很重視電話掉線、信號衰減、上傳/下載速度的表現。對于運營商來說，速度快就是好，慢就是不好，通話掉線就意味著流失客戶。價值鏈中的每一環，包括制造商、射頻解決方案供應商和運營商，比以往任何時候都有充分的理由來實現一個數據表現。

以TriQuint新發布的兩款超低噪聲放大器，TQP3M9036和TQP3M9037為例，這些產品能提供低于0.5 dB 噪聲系數效能，以及高線性度性能與高增益。為了提供TD-LTE多模基站更高的靈活性，新款低噪聲放大器也具備了關閉模式功能。

圖1：新款TQP3M9036和TQP3M9037低噪聲放大器在集體工作頻率范圍為400至2700 MHz，提供任何設備最佳的低噪聲系數、高線性和無條件穩定性組合。

設計挑戰

設計一款低噪聲放大器以滿足市場挑戰，是一項艱巨的任務。要在盡可能低的電流下，試圖兼顧高增益、低噪聲、高線性度、50歐姆匹配輸入和輸出端口、和無條件穩定等相互沖突的要求。每種電子設計都無法避免地涉及到平衡相互依存的性能目標。在這種產品情況下，噪聲匹配相對于增益和輸入回波損耗，穩定性相對于增益、噪聲系數、線性，當然還有成本效益相對于性能，以上這些都是主要的考慮因素。

滿足這些需求的TriQuint最佳選擇是砷化鎵(GaAs)增強模式的pHEMT工藝，其過渡頻率為45-GHz，最大電流為325 mA/mm，600 ms/mm的高跨導。增強模式在制造超低噪聲器件中變得越來越流行，因為它消除了對負電源電壓的需要。選擇級聯拓撲結構，原因是其固有的高增益、實現寬帶寬的能力和高穩定性 、和對于兩個晶體管電路相對較低的部件數量。低噪聲放大器通常操作在其最大漏極電流的15%和20%之間，以獲得最佳的噪聲系數、線性和可靠性。TriQuint通過高性能和成本有效的集成，為基站制造商簡化了射頻連接和設計。

雖然不久前，噪聲系數低于1 dB、輸出三階截點(OIP3) 33 dBm一般就能被接受，但是現在性能要求更高了。基站第一級低噪聲放大器的低噪聲系數，會直接影響接收器的敏感度，而三階線性度會影響通道干擾相關的系統動態范圍。通過集成、封裝的低噪聲放大器實現超低噪聲性能在以往是不可能的，但是現在不同了。TriQuint 的兩個新型集成、表面貼裝的砷化鎵(GaAs) E-pHEMT低噪聲放大器從400到1500 MHz和從1500到2700 MHz，噪聲系數可以實現0.45 dB或更低、OIP3為+35 dBm、至少19 dB增益的需求。這些系數是目前商業市場上覆蓋這些頻率范圍的集成低噪聲放大器的最佳性能。由于將關鍵功能集成到了行業標準的封裝，TriQuint的器件簡化了射頻設計流程，同時實現了更優異的低噪聲性能。

新款低噪聲放大器介紹

新的低噪聲放大器是以TriQuint的0.35微米 pHEMT增強模式工藝制成的，覆蓋400到2700 MHz，適用于全球范圍使用的大多數授權和很多關鍵無規范限制的無線頻帶。相應的，這些新的器件也非常適合基礎設施應用，包括蜂窩基站、塔頂放大器(TMA)、小蜂窩無線網絡、中繼器、在700 MHz頻帶中運營的LTE網絡、以及使用UHF頻譜中“空白信號頻譜”的新興無線系統。

TQP3M9036低噪聲放大器覆蓋400 MHz到1500 MHz，噪聲系數為0.45 dB，900 MHz時增益為19 dB，而且具有高線性(+35 dBm OIP3)。TQP3M9037可在1.5到2.7 GHz之間運行，噪聲系數為0.4 dB，在1900 MHz時的增益為20 dB，OIP3為+36 dBm。這兩款產品的優異噪聲性能可以顯示于圖形。在圖2顯示了TQP3M9037和TQP3M9036的噪聲系數。從1700到大約2300 MHz，TQP3M9037的噪聲系數實際上低于0.4 dB，在1900 MHz左右，可低至0.33 dB。TQP3M9036的噪聲系數(在700到900 MHz之間)通常低于其 0.45 dB 額定值，在整個波段從來沒有高于0.47 dB，在800 MHz時降到僅0.41 dB。

圖2：TQP3M9036和TQP3M9037的噪聲系數相對于頻率顯示它們的性能明顯超過額定的規格。

這兩款器件都非常堅固，而且可以承受超過+22 dBm來自阻塞干擾或發射功率漏損的高功率輸入信號。它們具有無條件的穩定性，內部匹配至50 ohms，結合了一個有源偏置電路，以確保不同溫度條件下的最佳性能。通過數字關閉偏置功能，這兩款低噪聲放大器滿足了不斷增長的TDD-LTE市場的需求。這兩款低噪聲放大器具有靈活性，可以從+3到+5 VDC的偏置電壓提供優異性能，無需負電源電壓。兩個器件互相具有引腳兼容性，采用符合RoHS規范的行業標準的2x2 mm，8引腳DFN封裝。只需要4個外部組件—1個電感器(choke)和旁路/阻塞電容器進行運行。兩款器件的詳細規格請見表1。

表1: 低噪聲放大器主要的規格

大多數具有非常低噪聲系數的低噪聲放大器，都需要一個外部高Q值射頻扼流圈(choke)柵極偏置，以保持器件的性能。TriQuint的TQP3M9036和TQP3M9037，扼流器實現在芯片上，這為射頻工程師降低了低噪放設計的復雜性。偏置網絡通過電流反射鏡和電阻反饋，可以在不同溫度下保持穩定性，同時提供開關電路實現數字關閉功能。

第一級的低噪聲放大器一般由濾波器所包圍，這些濾波器都具有帶外高度反射性。因此，這些產品的設計還確保了無條件的穩定性，以消除針對這些應用的其他低噪聲放大器可能會發生的潛在振蕩。采用的設計技巧包括輸出電阻性負載和OIP3與增益的權衡、一個輸入到輸出反饋網絡可以提高在較低頻率下的穩定性、輸出濾波器匹配在演示出不穩定的頻率范圍內、和源極退化以提高在更高頻率下的穩定性。

作者：Tuan Neuyen and Mark Andrews，TriQuint半導體