本帖最后由 criterion 于 2015-1-31 02:16 编辑
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% q% F! a9 ~) {9 l3 r! A8 g+ ]/ ^以GPS而言 一般是前后都加 2 a2 c8 r$ M: Y' i0 @
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。 / \, D/ N, I0 [. v1 a$ Q& Y5 \
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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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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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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，
5 {5 I+ s+ L" [ 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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9 X' }: t5 V1 M8 D( J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，
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* V7 S0 W' Y$ Q+ a0 s. o) O2 z而接收机整体的Noise Figure，公式如下 : : }! x( P9 a% m* H4 m& ~
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b U' `' S! D+ Z& B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 1 T+ }$ E- \+ Q0 L$ d( s4 o! g
因为放前面 其Insertion Loss会直接升高Noise Figure, 而由灵敏度公式可知 : ( \4 O8 H" l! l# _* i
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: u2 O. U( u" q' K4 E5 a若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。 . |5 ?& D2 l+ h+ }3 T/ v0 F
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
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" c& s7 q0 d. t3 D& s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
6 V* K+ S( @$ [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 ) G; g; v. P& H P: D. l# }
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 : / m5 {& O# X* b6 \' ?! j
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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
+ a- N1 n( d" K0 c/ Y 所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强 $ t; i" c4 b+ P
虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大 : C/ V9 I1 {/ Q6 c) Q( K W! A
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
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2 [5 b$ a1 i) \, j/ x2 p7 ?0 }
: F" Z4 i7 D) L: N- w- D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
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+ y7 B9 [; \! b2 R' i; u( b# q$ k4 h) L/ Z% D
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所以整理如下 :
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( U; e& \4 K2 N" q, D, b" OPre-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. o" l6 U0 d) j& Q. }: o
以及LNA自身产生的Outband Noise7 L- H0 R( }4 Z1 |" H7 P
- _" z& t) a; v2 s) ~% X至于天线跟LNA间 要不要加Matching?
& ]) v# [: ~: W) T6 |" ?& O由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss0 S c# Y# D5 J$ a# W
使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上" r. F# }/ y7 @4 G5 l. y
拿掉可以提升灵敏度
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, L% c% ]# d. Y9 J, P6 S 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 : 2 _3 D/ N! m1 w `; w
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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 `8 y0 ^- P0 G) I7 D" C5 A
: j1 G" i6 ?, V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
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发表于 2014-11-11 10:14
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