本帖最后由 criterion 于 2015-1-31 02:16 编辑
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以GPS而言 一般是前后都加
: Y8 [8 u* F( Z; H! C6 T当输入讯号在LNA的线性区时，其Gain为一定值， 但当输入讯号过大时，会使LNA饱和，导致Gain下降，亦即灵敏度变差，称之为Desense。 . q9 D9 e' F6 v- ^) i
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若LNA的Gain降为零，即输入讯号经过LNA时，完全不会被放大， 则有可能被Noise Floor淹没，此时称该接收讯号被阻塞(Blocked)。
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5 y, a" }1 z! k7 E; i但由于GPS接收的是太空卫星发射的讯号，其接收讯号极微弱，约-150 dBm，
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因此其接收讯号强度并不会大到足以使其LNA饱和， 加上GPS只有单一Channel， 换言之，会使LNA饱和的，皆为带外噪声。 以手机而言，因为里面会有许多射频功能，彼此间可能会有所干扰，如下图:
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5 g7 x2 E% \. s尤其是WCDMA，会有所谓Tx Leakage的问题， 再加上以手机而言，GPS与WCDMA都是用同一个接收机，例如高通的WTR1625L， 所以若接收讯号太过靠近， 很有可能WCDMA的Tx Leakage会先流到WCDMA的接收路径，再耦合到GPS的LNA输入端，4 y* j, U' i/ v& |4 J6 ^
而Tx Leakage在LNA输入端，最大可到-24 dBm，远比GPS接收的-150 dBm来的大，会让LNA饱和，
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* T2 w4 V ]! [/ R! G因此一般而言，会先在LNA输入端，放上一颗SAW Filter，来抑制Tx Leakage，避免GPS LNA饱和， - r% G" l& N7 \
p f0 C. z3 O7 e. f$ S8 S而接收机整体的Noise Figure，公式如下 :
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由上式可知，越前面的阶级，对于Noise Figure的影响就越大。换言之， LNA输入端的Loss对于Noise Figure影响最大，也因此才会说 放后面灵敏度才会好 4 m+ Q9 v0 h l
因为放前面 其Insertion Loss会直接升高Noise Figure, 而由灵敏度公式可知 :
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若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
( U9 B! _- S! n( H5 S( m7 V如果要拿掉Pre-SAW 当然InsertionLoss减少 对灵敏度提升是有帮助 但前提是 要嘛你LNA线性度够 不会因强大Outband Noise而饱和 不过这点比较困难 因为动态范围的上下限 分别是P1dB跟灵敏度 : v4 Z4 x& ?$ ?, W
. _0 P' E* t5 y V4 H% \$ k% [3 t你GPS要接收-150 dBm这么微弱的讯号 下限给你定-150 dBm 动态范围给你算70 dB好了 表示你上限P1dB顶多是 -80 dBm 所以GPS要饱和是很容易的
" B; K2 v% W3 V) _9 T& C9 T所以在LNA线性度 无法大到抵挡Outband Noise时 不然就是你得祈祷都不会有Outband Noise来干扰 否则若LNA饱和 Gain下降 而由前述Noise Figure公式已知 LNA Gain下降 NoiseFigure压不下来 加上LNA饱和 会使Noise Floor上升 C/N值下降 那灵敏度还是不会好
1 x" G S% Y9 l2 N. p再来是讨论Post-SAW 也就是LNA之后 Mixer之前的SAW Filter 因为Mixer接收的 是LNA放大后的讯号 所以P1dB要比LNA更大 加上由下述Cascade IIP3公式可知 :
" `* Y2 V% z F! ~3 u6 C+ r3 K8 x( a
以接收机而言 越后端的Stage 其IIP3对整体线性度有越大影响 因此可知 相较于LNA Mixer的线性度更为重要 Post-SAW的目的 是砍掉被LNA放大后的外来OutbandNoise 以及LNA自身产生的OutbandNoise 换言之 这是最后一道砍OutBand Noise的关卡 ( x, K V3 e6 t7 f2 m6 `
所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强
& M) N) P8 b. q. x p* Z 虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大
, e. u2 ^' F! s1 x 但LNA后的Insertion Loss 对整体Noise Figure影响不大 所以Insertion Loss大一点没关系 但OutBand要砍得够深 $ P; a; G# s2 m; L; D+ B* h
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如果Mixer饱和 还是一样 Noise Floor上升 C/N值下降 灵敏度还是不会好 5 @; S% L8 k5 L* \# f( p6 u/ `
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所以整理如下 :
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3 F. g3 B1 p1 r/ s8 i+ dPre-SAW : Insertion Loss要小 砍LNA输入端的Outband Noise
Post-SAW : OutBand Rejection要大 砍LNA放大的外来Outabnd Noise: G6 G- J5 ` u# c
以及LNA自身产生的Outband Noise
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至于天线跟LNA间 要不要加Matching?
1 v$ U" [- N; g: |% M由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss
( l% Y. o0 a0 {) W. O使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上
3 I% i$ A) ]$ w2 s# U拿掉可以提升灵敏度
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( k/ \: P) Y2 n F+ p! F& W$ C 但走线方面要非常注意， 首先，天线到LNA的走线要非常短，因为走线一长，阻抗就很难控制得好，同时也会增加Insertion Loss。 其次，表层走线具有最短走线距离，以及阻抗容易控制在50奥姆/100奥姆的优点， 因此天线到LNA的走线要走表层。再者，天线到LNA的走线，其线宽不宜过细，阻抗误差如下式 :
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因为PCB厂的制程能力，一般来说会有正负0.5mil的线宽误差， 因此，若线宽过细，则可能会阻抗误差过大，如此阻抗便很难控制得好， 同时Insertion Loss也会因线宽过细而加大， 因此该段走线的线宽不宜过细，必要时甚至可靠下层挖空的方式，在阻抗不变的情况下，来拓展线宽。 4 r8 t% I* D7 h- q4 o9 @# A1 {
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所以若阻抗控制做得好 走线又短又宽 是可以拿掉的 否则若阻抗非完美的50/100奥姆 又没有Matching来降低MisMatch Loss 那走线再短再宽 还是弥补不了MisMatch Loss造成的Noise Figure上升 ! l. [6 R5 Z7 O# [) }* ~
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发表于 2014-11-11 10:14
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