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 $ H+ i$ [6 O R9 |# Y& I
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。 8 `3 Q0 T9 B7 i) s
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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)。 U2 L% w: }0 |
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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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$ O: h8 A |: O8 P$ x$ V" |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，
2 S8 f& [" y0 m# ^ 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， & { m0 ]* R. q7 K' `: d0 V
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* T, I# y/ n' a+ V' M2 s, 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， 6 c3 Y0 ]- R/ Q* i2 f
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而接收机整体的Noise Figure，公式如下 : " g4 r3 |3 P" [+ b5 u' y) Y1 n- c
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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
" g* @2 m' k$ | X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。
4 M: X- p/ y5 U+ 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 9 J% K% B5 C) Q% ?- n1 O* H
8 a2 ^8 N+ C8 L) D) M8 o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
, E' p/ h: s6 F* Q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
; V4 q7 T) h* a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 : 4 \9 U5 O6 S8 E3 ~. r
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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
3 _9 Y: F& t8 q c5 C% `* M& P( | 所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强 0 L" F; L3 L* M$ L) X2 I
虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大 ) e6 ~( ^$ d I. V! `% F
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 ; h1 t/ C+ n- i* O0 b
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8 J& k$ }2 @ r2 {. p7 a! H7 `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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所以整理如下 :
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! J- d1 J% l; j* x7 } MPre-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. A6 D8 L3 G: b7 I
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?' C& p! F3 ]; @& F0 L
由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss
- r7 U! N! `% I' h' I8 b5 f使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上+ c5 Q& k, w u% X
拿掉可以提升灵敏度* Y5 c2 g9 }* K
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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 :
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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。
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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
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发表于 2014-11-11 10:14
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