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 $ C- Q% v% Z$ M7 h( Q* W7 ~
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。 ) ?" z6 i* O' W C! H3 U
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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)。 5 O. P: C: T) @$ H( u) `) N8 x
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9 @( |! L3 }; i0 {; F; T" w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， - a$ o u4 ?, c; I, ~$ z% `# X
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2 c# R0 j% ?4 [/ g5 j" O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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0 `5 k0 f \0 h. k- x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，
, m* y1 b0 a1 ^# L; F" h 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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! G+ I! Z8 r; P( \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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3 H% B( `# q* M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
( F' @5 T! k; O因为放前面 其Insertion Loss会直接升高Noise Figure, 而由灵敏度公式可知 : 6 w& j- m5 ~/ I7 Z
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* p8 c' \6 M- }: m6 q: f4 B9 _/ B若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。 - T$ w8 F) a% S0 _* f0 C
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 0 z3 m1 w, l; h+ X7 v9 k6 D
6 O9 [! F6 T- t# I0 P# `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 # A! O8 t$ J: b: C
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 / j5 t& r. c! C' u2 a, o
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 :
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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
& [8 _- w) t7 K5 Y e( G 所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强 4 D" {7 J' Y& y3 G1 c. ]+ D& D
虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大 $ N4 R, \" d/ C7 j+ I0 e, Q
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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' r' Z& w4 n8 H m- E- w5 @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 3 s' v$ g; b% r6 J1 t
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所以整理如下 :
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Pre-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
3 g( h( b; H, \, } 以及LNA自身产生的Outband Noise$ T9 U' ~3 g1 Z6 L8 Z. R2 ~+ @" O
( e- @ e! V0 K至于天线跟LNA间 要不要加Matching?
# n. }! t; r7 s% a3 h由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss& ?9 \' @; s" h# R4 d/ ^# E2 |
使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上
* T, g6 A% f; @2 ]拿掉可以提升灵敏度0 q' M E/ M: K' n% D2 f/ U( N
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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 : & |' z2 l8 j8 g4 w8 r2 o
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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。 # R0 G/ L7 f0 r; A
) l6 E5 i, X) h, X* ~6 U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 2 B- l8 }9 r& Y4 C8 b" s$ {' |
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发表于 2014-11-11 10:14
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