تقویت کننده کم نویز lna — مفاهیم پایه

تقویت کننده کم نویز (Low Noise Amplifier) یا LNA مداری است که قابلیت تقویت سیگنال‌های بسیار ضعیف را دارد و سطح ولتاژ مناسب را برای تبدیل آنالوگ به دیجیتال یا پردازش آنالوگ فراهم می‌کند. این نوع تقویت‌کننده‌ها در کاربردهایی که منابع سیگنالی با دامنه کم (مانند بسیاری از انواع ترنسدیوسرها و آنتن‌ها) وجود دارد به کار می‌روند. هنگام کار با منابع ضعیف، عملکرد سیستم اندازه‌گیری با افزایش نویز و بهره در مرحله اول روبه‌رو است. بدین ترتیب، انتخاب یک LNA مناسب برای عملکرد بهتر نمونه آزمایشی بسیار مهم است. در این آموزش، مطالب مختصری را درباره LNAها برای درک پارامترهای اصلی آن‌ها و انتخاب مناسب‌شان بیان می‌کنیم.

رفتار یک تقویت‌ کننده دارای نویز

یک تقویت‌کننده واقعی را با بهره $$G$$ را در نظر بگیرید. ورودی چنین تقویت‌کننده‌ای با سیگنال مورد نظر $$S_i$$ و یک نویز ورودی اجتناب ناپذیر $$N_i$$ تعریف می‌شود.

فیلم آموزش تقویت کننده های کم نویز LNA یا نویز پایین در فرادرس

کلیک کنید

در خروجی، هر دو سیگنال با عامل $$G$$ تقویت می‌‌شوند. با وجود این، نویز اضافه $$N_ {ampl}$$ نیز به دلیل نویز تولید شده توسط اجزای الکترونیکی دستگاه وارد می‌شود. LNAهای خوب برای تقویت دقیق سیگنال سطح پایین، باید علاوه بر نویز داخلی کم $$N_ {ampl}$$، بهره بالایی داشته باشند.

تقویت کننده کم نویز در مخابرات

انتقال در بخش موج میلی‌متر طیف با چالش‌های بسیار بیشتری نسبت به فرکانس رادیویی (RF) یا قسمت مایکروویو طیف همراه است. دریافت سیگنال منتقل شده مجموعه‌ای از چالش‌ها را به وجود می‌آورد. علاوه بر این، تقویت کننده کم نویز (LNA) اولین مؤلفه‌ای است که در انتهای جلوی اکثر گیرنده‌های مایکروویو و موج میلی‌متر بعد از آنتن ظاهر می‌شود (به استثنای فیلتر میان‌گذر کم‌تلفات برای انتخاب سیگنال). بنابراین، عملکرد گیرنده RF و موج میلی‌متری تا حد زیادی به عملکرد LNA مورد استفاده بستگی دارد. در درجه اول، LNA وظیفه دارد یک سیگنال را تقویت کند در حالی که نویز کمتری را به سیگنال وارد کند، مفهومی که می‌توان آن را به صورت گرافیکی در حوزه زمان و فرکانس مطابق شکل زیر نشان داد.

استفاده از LNA یک ضرورت است، زیرا سیگنال دریافت شده توسط آنتن در نویز غوطه‌ور است، بنابراین قبل از پردازش سیگنال، باید با کمترین میزان ممکن از نویز اضافی که در این فرایند تولید می‌شود، آن را تقویت کنیم.

پیشرفت‌های چشمگیر در فناوری ترانزیستور در چند دهه گذشته باعث شده است که توجه افراد از لامپ‌های مایکروویو و تقویت‌کننده‌های کلیسترون دور شود و اکثریت قریب به اتفاق تقویت‌کننده‌های فرکانس بالا برای تقویت‌کنندگی به قطعات حالت جامد متکی شوند. همان‌طور که فناوری‌هایی مانند نیمه‌هادی اکسید فلزی (BiCMOS) و سیلیکون-ژرمانیم (SiGe) دوقطبی و سیلیکون CMOS همچنان به تکامل خود ادامه می‌دهند، تعداد سیستم‌های فرستنده/گیرنده کم‌هزینه و با کارایی بالا که در حوزه موج میلی‌متر کار می‌کنند نیز بیشتر می‌شوند.

یک سیستم مخابراتی عادی، همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است، از حداقل یک فرستنده و یک گیرنده تشکیل می‌شود. معماری فرستنده/گیرنده برای کاربردهای موج میلی‌متر تفاوت زیادی با گیرنده‌های RF و مایکروویو ندارد.

همان‌طور که در قسمت بالایی شکل نشان داده شده است، یک فرستنده معمولی شامل مداراتی برای پردازش باند پایه، تبدیل دیجیتال به آنالوگ، فیلتر کردن، تقویت، تولید حامل، مدولاسیون و تقویت توان است.

در گیرنده، پردازش برعکس فرستنده انجام می‌شود، یعنی سیگنال دریافت شده از آنتن ابتدا تقویت می‌شود (با استفاده از LNA)، سپس قبل از اعمال پردازش باند، مدوله می‌شود. یک اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ (VCO) که بخشی از مدار بازیابی حامل است، معمولاً جایگزین یک مدار اسیلاتور خالص می‌شود و این برای داشتن یک محدوده تنظیم گسترده ضروری است.

عملکرد مناسب شبکه‌های مخابراتی به شدت به شکل نویز کم و همچنین بهره و خاصیت خطی بالای LNA پیاده‌سازی شده در گیرنده متکی است. یک LNA مناسب طراحی شده علی‌رغم نوسانات دما، ناسازگاری فرایند و سطح سیگنال، این نیازها را برآورده می‌کند.

تقویت کننده کم نویز، مانند تقویت کننده توان، اساساً یک مدار باند باریک است، اما با افزایش فرکانس، داشتن پهنای باند گسترده امکان استفاده مجدد را فراهم می‌کند، بنابراین روند طراحی LNAهای پهن‌باند امری مهم خواهد بود.

مدار تقویت کننده کم نویز

شکل زیر نمودار مداری عمومی یک LNA را حول ترانزیستور $$T_1$$ نشان می‌دهد. ترانزیستور $$T_1$$ به صورت یک ماسفت کانال N یا nMOS نشان داده شده است، اما می‌تواند هر ترانزیستور فرکانس بالای دیگری (مانند BJT و...) نیز باشد.

فیلم آموزش مدارهای الکتریکی ۱ در فرادرس

کلیک کنید

همان‌طور که می‌بینیم، ترانزیستور مورد نظر به صورت یک تقویت‌کننده سورس مشترک پیکربندی شده است. البته در عمل سایر پیکربندی‌ها نیز به کار گرفته می‌شود.

ساده‌ترین پیکربندی از یک ترانزیستور ماسفت به صورت سورس مشترک (یا امیتر مشترک برای HBT) بهره می‌برد. ترانزیستور معمولاً با زاویه هدایت $$2\theta$$ با $$360^\circ$$ بایاس می‌شود. با در نظر گرفتن شکل‌موج‌های سینوسی زاویه هدایت به بخشی از دوره تناوب شکل موج که در آن ترانزیستور هدایت می‌کند اطلاق می‌شود و قابلیت بیشتری برای به کار رفتن در عملکرد تقویت‌کننده سیگنال بزرگ (یعنی تقویت‌کننده توان)‌ دارد. مقدار $$2\theta = 360^ \circ $$ یعنی ترانزیستور در همه لحظات هدایت می‌کند.

در شکل بالا، ولتاژ‌ $$V _{DD}$$ ولتاژ منبع و RFC یک چوک فرکانس رادیویی است (به صورت ایده‌آل، یک سلف با راکتانس بی‌نهایت و مقاومت سری صفر). چوک فرکانس رادیویی به اندازه کافی بزرگ است تا جریان ثابت گذرنده از درین (یا کلکتور) را پایدار کند. سیگنال فرکانس رادیویی (RF) ورودی به شبکه تطبیق ورودی اعمال می‌شود. در LNAها معمولاً از فیدبک استفاده می‌شود که در شکل نشان داده شده است، اما می‌توان از استفاده از آن‌ صرف‌نظر نیز کرد. ترکیب متفاوت اجزای مدار منجر به تقویت‌کننده‌هایی با باند پهن یا باند نازک می‌شود.

دو پیکریندی کاربردی تقویت کننده کم نویز عبارتند از: یکی بر اساس تقویت‌کننده سورس مشترک تک‌ترانزیستوری و دیگری، تقویت‌کننده سورس مشترک زنجیره‌ای (Cascode). سومین پیکربندی رایج عملی، مبتنی بر تقویت‌کننده گیت مشترک است که در اینجا از توضیح آن خودداری می‌کنیم.

شکل زیر پیکربندی زنجیره‌ای را نشان می‌دهد. این پیکریندی، تطبیق مستقل در ورودی و خروجی را تسهیل می‌کند و همچنین با افزایش امپدانس خروجی، بهره کلی سیستم را بهبود می‌دهد. یکی از اشکالات اصلی استفاده از پیکربندی زنجیره‌ای این است که خطی بودن تقویت‌کننده را به دلیل کاهش نوسان خروجی کم می‌کند. شکل زیر، همچنین اهمیت استفاده از سلف‌ها را در طراحی LNA نشان می‌دهد. تطبیق ورودی از طریق سلف $$L_g$$ انجام می‌شود. سلف سورس این امکان را می‌دهد تا هم‌زمان بهینه‌سازی نویز و تطبیق توان فراهم شود.

مدار دوم، تقویت کننده کم نویز بسیار پهن‌باند فیدبک شنت-سری (UWB) است که در شکل زیر نشان داده شده است و با یک ترانزیستور ساخته می‌شود. پیکربندی‌های تک‌ترانزیستوری در موارد ولتاژ پایین ترجیح داده می‌شوند. همان‌طور که در شکل زیر می‌بینیم، مسیر فیدبک از طریق اجزای $$L_f$$، $$R_f $$ و $$C_ f $$ کامل می‌شود و $$ C _ c $$ خازن مسدودکننده است و $$ C _ B $$ برای پایدارسازی منبع DC به کار می‌رود. علاوه بر پهنای باند پهن، تقویت‌کننده‌های فیدبک، مانند آنچه در شکل نشان داده شده است، ویژگی‌هایی از جمله حاصل‌ضرب بهره در پهنای باند (GBP) ثابت، قابلیت اصلاح امپدانس ورودی و خروجی که به نوبه خود  تطبیق توان باند عریض را تسهیل کرده و امکان تطبیق همزمان نویز و توان را فراهم می‌کند. بنابراین، این پیکربندی عملکردی مشابه LNA آبشاری خواهد داشت.

از آنجا که هدف اصلی یک LNA تقویت سیگنال دریافتی ضمن حفظ شکل نویز پایین و مصرف توان کم است، طبیعی است که بهره تقویت‌کنندگی، مصرف توان و نویز آن، پارامترهای مهمی باشند که ابتدا درباره آن‌ها بحث کنیم.

مشخصه های تقویت کننده کم نویز

LNAها مشخصه‌هایی مشابه تقویت‌کننده‌های معمولی دارند. با این حال، آن‌ها به گونه‌ای هستند که بهره بسیار بالایی داشته باشند و نویز کمی به سیگنال ورودی اضافه کنند. در نتیجه، کاربر باید روی پارامترهای پاسخ نویز این تقویت‌کننده‌ها تمرکز کند. پارامترهای مربوط به پاسخ نویز تقویت کننده کم نویز LNA در ادامه بیان شده است.

فیلم آموزش حل تمرین الکترونیک ۱ در فرادرس

کلیک کنید

ضریب نویز و شکل نویز: «ضریب نویز» یا «فاکتور نویز» (Noise Factor) با نماد F میزان خروجی نویز تقویت‌کننده را با آنچه که باید در دستگاه بدون نویز ایده‌آل به دست می‌آید مقایسه می‌کند. ضریب نویز هر تقویت‌کننده همیشه بیشتر از یک است، زیرا اجزای الکترونیکی به طور اجتناب ناپذیری نویز ایجاد می‌کنند.

یک پارامتر دیگر، مربوط به «شکل نویز» (Noise Figure) یا NF است که همان فاکتور نویز است که به دسی‌بل، یعنی $$ NF = 10 \log _ {10} (F) $$، تبدیل شده است. یک LNA با کیفیت خوب باید NF نزدیک به $$0\text{dB}$$ (یا F نزدیک به 1) داشته باشد که حد تقویت‌کننده بدون نویز است. ضریب نویز به امپدانس منبعی بستگی دارد که سیگنال ورودی را تأمین می‌کند. به همین دلیل، مقدار آن برای مقدار خاصی از امپدانس منبع تأمین می‌شود.

چگالی طیف نویز: «چگالی طیف نویز» (Noise Spectral density) یا NSD به توزیع توان نویز ذاتی تقویت‌کننده در پهنای باند آن اشاره دارد. این پارامتر، در شکل بالا مربوط به $$N_{ampl}$$ است، اگرچه معمولاً برای مقایسه بهتر با نویز سیگنال ورودی، به عنوان نویز ورودی معادل ($$N_{ampl}/G$$) بیان می‌شود. چگالی طیف نویز یا NSD در فرکانس‌های خاص در $$nV\sqrt{Hz}$$ یا به طور متوسط در کل پهنای باند تقویت‌کننده ارائه می‌شود. در برخی موارد، منحنی‌های NSD به عنوان تابعی از فرکانس نیز ارائه می‌شود. به طور تقریبی، LNAهای با کیفیت خوب چگالی طیفی کمتر از $$10nV\sqrt{Hz}$$ را ارائه می‌دهند.

پارامترهای دیگری که کاربر هنگام ارزیابی LNA باید بررسی کند عبارتند از:

• بهره: بهره مورد نیاز برای یک کاربرد خاص، به سطح سیگنال‌های در نظر گرفته شده برای تقویت بستگی دارد. مقادیر بهره در بازه $$10^2$$ تا $$10^4$$ ($$40\,\text{dB}$$ تا $$80\,\text{dB}$$) اندازه‌گیری‌های کم‌نویز که سیگنال‌های محدوده میکروولت به ده‌ها یا صدها میلی‌ولت تبدیل می‌شود، غیرمعمول نیست. برآورد تقریبی بهره مورد نیاز به کاربر توصیه می‌شود، زیرا بهره‌های بسیار پایین منجر به تقویت ضعیف می‌شود در حالی که بهره بیش از حد بالا منجر به اشباع آمپلی‌فایر خواهد شد.
• پهنای باند: پهنای باند تقویت‌کننده باید محدوده فرکانس سیگنال در نظر گرفته شده برای اندازه گیری را شامل شود، از جمله در صورت لزوم، عملکرد DC.
• آفست: آفست فقط در مورد تقویت‌کننده‌هایی با عملکرد DC تأثیرگذار است. این پارامتر شامل یک سطح DC است که به دلیل محدودیت‌های ذاتی ادوات نیمه‌هادی مدرن در خروجی آمپلی فایر ظاهر می‌شود.
• امپدانس ورودی: امپدانس ورودی تقویت‌کننده تأثیر قابل توجهی در نویز اضافه شده به سیگنال خروجی دارد. هرچه امپدانس بالاتر باشد، میزان نویز نیز بالاتر خواهد بود. با این حال، هنگامی که منبع سیگنال دارای امپدانس بالایی باشد (مانند ترنسدیوسرهای پیزوالکتریک)، مقاومت کم ورودی می‌تواند به سطح اندازه‌گیری ضعیفی منجر شود. در این شرایط، ممکن است یک امپدانس ورودی بالاتر لازم باشد.

در ادامه، مشخصه‌ها را با جزئیات بیان می‌کنیم.

بهره تقویت کننده کم نویز

بهره توان هر تقویت‌کننده، شامل LNA، به عنوان نسبت توان خروجی (تحویل داده شده به بار) به توان ورودی (هر دو برحسب وات) تعریف می‌شود و معمولاً با $$G$$ نمایش داده می‌شود:

$$ \large G = \frac { P _ L } { P _ {in}} $$

نویز تقویت کننده کم نویز

نویز، در مدارهای الکترونیکی، به نوسانات کوچک جریان و ولتاژ گفته می‌شود که به دلیل پیوسته نبودن بار الکتریکی در دستگاه‌های الکترونیکی ایجاد می‌شود. «نویز ضربه‌ای» (Shot Noise)، «نویز حرارتی» (Thermal Noise)، «نویز لرزشی» (Flicker Noise)، «نویز انفجار» (Burst Noise) و «نویز بهمنی» (Avalanche Noise) انواع مختلف نویز هستند که در مدارهای الکترونیکی وجود دارند.

شکل نویز و ضریب نویز رایج‌ترین معیارهای نویز هستند. ضریب نویز برابر با نسبت سیگنال به نویز (SNR) ورودی به SNR خروجی است:

$$ \large F = \frac {SNR _ i } { SNR _ o } $$

این نسبت همواره بزرگ‌تر یا مساوی ۱ است. مقدار $$F$$ برابر با ۱ تنها در حالت ایده‌آل (مدارهای بدون نویز) رخ می‌دهد. ضریب نویز اغلب برحسب دسی‌بل (dB) بیان می‌شود و در این موارد شکل نویز (NF) نامیده می‌شود. با این حال، این دو اصطلاح اغلب به جای هم به کار برده می‌شوند.

مصرف توان و بازده تقویت کننده کم نویز

مصرف توان DC کل کمیت مهمی در طراحی LNA است، به ویژه برای دستگاه‌های قابل حملی که با باتری کار می‌کنند. علاوه بر این، در سیستم‌های مخابراتی فرکانس بسیار بالا، مصرف توان باید با نرخ داده متعادل شود، زیرا نرخ داده بالاتر نیازمند توان‌ بیشتری است. طراحی‌های LNA به سطوح مصرف توان ۱ الی ۲ میلی‌وات می‌رسد.

توان ورودی DC یک تقویت کننده کم نویز مبتنی بر ماسفت تک‌ترانزیستوری که جریان را از متبع ولتاژ‌ در دوره زمانی $$T$$ می‌کشد، برابر است با:

$$ \large P _ { dc } = \frac {1 } { T} \int _ 0 ^ T V _ { DD} i _ D d t = \frac { V _{DD}} { T }  \int _ 0 ^ T i _ D d t = V _ { DD} I _ {DC } $$

که در آن، $$ I _ { DC} $$ مؤلفه DC شکل موج جریان و $$ i _ D $$ جریان درین ترانزیستور است. در LNAهای چندترانزیستوری، کل مصرف جریان شامل شامل توان مصرف شده همه قطعات اکتیو در مدار (شامل بایاس) است.

توان تلف شده در ترانزیستور دوقطبی با استفاده از جریان‌ها و ولتاژهای کلکتور و بیس به دست می‌آید. از آنجا که جریان بیس $$ I _ B $$ معمولاً‌ بسیار کوچک‌تر از جریان کلکتور $$ I _ C $$ است، توان مصرف شده در مدار را می‌توان با جایگذاری $$ V _ { CC}$$ به جای $$ V _ { DD}$$ در معادله اخیر تقریب زد.

بازده، سنجش عملکرد یک تقویت‌کننده است و به ویژه در تقویت‌کننده‌های توان کاربرد دارد. با این حال، اغلب در LNAها نیز مورد توجه قرار می‌گیرد، زیرا نشان داده شده است که معیارهای خطی یک LNA به طور غیرمستقیم به مصرف توان بستگی دارد.

اگر توان خروجی LNA را بتوان به صورت $$P_{out} = v _ { eff} i _ {eff}$$ بیان کرد، که در آن $$ i _ { eff}$$ و $$ v _ { eff}$$ مقدار مؤثر بوده و $$ i _ 1 $$ و $$ v _ 1 $$، به ترتیب، مؤلفه‌های اصلی پیک جریان و ولتاژ هستند، بازده $$\eta $$ درین به صورت نسبت توان خروجی فرکانس رادیویی ($$ P _ {out} $$) به توان ورودی دی‌سی ($$P _ { dc } $$) در رابطه اخیر تعریف می‌شود:

$$ \large \eta  = \frac { P _ {out}} { P _ { dc }} $$

آنتنی که به گیرنده متصل است، بازدهی خود را دارد و به همراه بازدهی تقویت‌کننده، بر بازده کل سیستم تأثیر می‌گذارد.

ایزولاسیون معکوس تقویت کننده کم نویز

با تعریف بهره به عنوان نسبت مقدار توان در پورت خروجی یک تقویت‌کننده به مقدار توان اعمال شده در پورت ورودی، مفهوم مشابهی را می‌توان تعریف کرد (اگر توان در پورت خروجی اعمال شود). این را ایزولاسیون معکوس می‌نامیم.

ایزولاسیون معکوس با همان روش بهره اندازه‌گیری می‌شود، اما در این حالت تقویت‌کنندت از عقب به جلو متصل شده است. در حالی که دست یافتن به مقادیر بالای بهره رو به جلو امری مطلوب است، مقادیر کوچک ایزولاسیون معکوس ضروری هستند. اگر بهره و ایزولاسیون معکوس، هر دو برحسب dB باشند، آنگاه می‌توان مفهوم مرتبطی به نام «جهت‌گیری فعال» (Active Directivity)‌ را تعریف کرد. این اصطلاح به اختلاف بین بهره رو به جلو و ایزولاسیون اشاره دارد و می‌تواند سنجش مفیدتری از ایزولاسیون معکوس بین پورت‌های ورودی و خروجی تقویت‌کننده باشد.

تطبیق امپدانس تقویت کننده کم نویز

تقویت کننده کم نویز باید بین آنتن و به طور معمول، بین مدار دمدولاسیون با حداقل افت احتمالی قرار گیرد. تنها راه تحقق این امر، تطبیق دقیق امپدانس، یعنی کنترل امپدانس‌های ورودی و خروجی تقویت‌کننده است که توسط منبع و بار مشاهده می‌شود.

به طور معمول، تطبیق یک تقویت کننده عمومی برای اطمینان از اینکه حداکثر انتقال توان بین تقویت کننده و بار اتفاق ‌افتد، انجام می‌شود. در LNAها، تطبیق همچنین به منظور کاهش اتلاف انرژی و تخریب SNR (یا شکل نویز) به کار می‌رود. در طراحی LNA، به دلیل نیاز به کاهش حداقل سطح سیگنال قابل تشخیص، همان‌طور که قبلاً مشاهده شد، از آن به عنوان تطبیق همزمان توان و نویز یاد می‌شود.

پهنای باند و تختی بهره تقویت کننده کم نویز

بسیاری از LNAها برای کار در محدوده‌های فرکانسی وسیع مشخص شده‌اند. پهنای باند LNA یا هر تقویت‌کننده دیگری به عنوان اختلاف بین فرکانس بالایی $$f_ 2 $$ و فرکانس پایینی $$ f _ 1 $$ تعریف می شود، هر دو فرکانس نقاطی را نشان می‌دهند که مقدار سیگنال عبوری از تقویت کننده معمولاً 3 دسی‌بل زیر (نیمی از) حداکثر میزان بهره است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

در سیستم‌های موج میلی‌متری، پهنای باند گاهی اوقات برحسب درصد مشخص می‌شود که نسبت (درصدی) از پهنای باند مطلق به بالاترین فرکانس کاری سیستم است. در فرکانس 60 گیگاهرتز ، ٪1 مربوط به پهنای باند 600 مگاهرتز است.

جنبه مهم تقویت کننده، که با پهنای باند ارتباط نزدیکی دارد، مسطح شدن بهره در پهنای باند تعیین شده است. این موضوع که به طور معمول با دسی‌بل مشخص می‌شود، به سادگی، تغییر بهره‌روی محدوده عملیاتی مطلوب است و معمولاً به عنوان ریپل (Ripple) شناخته می‌شود. این مفهوم در شکل بالا نیز نشان داده شده است.

پهنای باند نویز مفهومی است که برای ساده‌سازی محاسبات نویز معرفی شده است. این مفهوم به یک باند عبور معادل اشاره دارد که همان مقدار از توان نویز را که برای سیستم واقعی در نظر گرفته شده است، عبور می‌دهد. پهنای باند نویز تقریباً برابر با پهنای باند 3 دسی‌بل سیستم است.

افزایش پهنای باند LNA موجب افزایش قابلیت استفاده مجدد آن در کاربردهای متعدد می‌شود. برای اینکه تقویت کننده یک تقویت کننده باند پهن واقعی باشد، بهره باید ثابت بماند و تطبیق باید در کل باند مورد نظر ثابت باشد. با افزایش پهنای باند مورد نیاز، این امر به طور فزاینده‌ای دشوار می‌شود.

حساسیت تقویت کننده کم نویز

حساسیت به عنوان کوچک‌ترین سیگنالی تعریف می‌شود که تقویت کننده می‌تواند آن را با اطمینان تشخیص دهد. به طور معمول، حساسیت به عنوان قدرت کوچک‌ترین سیگنال در ورودی شبکه تعریف می‌شود که باعث می‌شود توان سیگنال خروجی M برابر توان نویز خروجی شود. M معمولاً $$M=1$$ تعیین می‌شود.

قابلیت انتخاب تقویت کننده کم نویز

قابلیت انتخاب یا گزینندگی، توانایی مدار برای انتخاب سیگنال مورد نظر در یک فرکانس معین و رد سیگنال‌های تداخل است. به طور معمول، انتخاب یک سیگنال صحیح توسط فیلتر میان‌گذر  قرار داده شده بین آنتن و LNA حاصل می‌شود، اما در موارد خاص، انتخاب توسط LNA باند باریک حاصل می‌شود که در این صورت، انتخاب LNA مهم خواهد شد.

خطی بودن تقویت کننده کم نویز

قابلیت خطی بودن یکی از نیازهای اصلی هر تقویت کننده و به طور خاص هر LNA است. رفتار غیرخطی اغلب عملکرد سیستم را کاهش می‌دهد و منجر به پدیده‌ای به نام اعوجاج می‌شود. اعوجاج معمولاً با هارمونیک فرکانس حامل، اعوجاج مدولاسیون (IMD) یا فشرده‌سازی به وجود می‌آید. تکنیک‌های خطی‌سازی تقویت کننده شامل تکنیک‌های فیدبک، تکنیک‌های فیدفوروارد، حذف هارمونیک، بایاس بهینه و... است.