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标题: SAW应该放在LNA前面还是后面 [打印本页]
作者: applee68    时间: 2014-11-11 10:14
标题: SAW应该放在LNA前面还是后面
最近为了提高一款产品的GPS性能，在想SAW应该放在LNA前面还是后面?看到一些图纸上是SAW放在LNA前面，只是我个人觉得SAW应该放在LNA之后。
0 I8 q* [/ ]3 S# e8 E0 `8 q( v不知道有没有朋友做过这方面的实验以及性能比对。
作者: cousins    时间: 2014-11-11 10:39
看侧重点，侧重入射功率则LNA前，侧重NF则LNA后。" `* d3 G5 d2 n( k( r7 |
作者: mingyenliu    时间: 2014-11-11 11:00
放在后面sensitivity比较好
作者: applee68    时间: 2014-11-11 11:23
mingyenliu 发表于 2014-11-11 11:00) A7 Y# Q+ y0 c2 R7 A
放在后面sensitivity比较好

3 v. C4 i" p" g谢谢，我一直比较担心，GPS信号本来就很小，SAW的损耗会不会导致一些比较边缘的信号无法检测到
) [" d6 k: O+ l( a
作者: wangshilei    时间: 2014-11-21 17:31
我们是放在前面的，但是不清楚SAW是不是应加匹配电路，还是直接接天线，不清楚哪种接法好些
作者: criterion    时间: 2015-1-31 02:13
本帖最后由 criterion 于 2015-1-31 02:16 编辑 % y8 g9 H9 }4 w+ h8 p, ?

9 S) |: E- o/ V& O8 |
以GPS而言   一般是前后都加

0 _3 u+ A% p% [* S0 p8 v- d' E" 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。

5 M. ^8 W- `# n* s  n$ M  G

9 S3 d1 S, E% ]! G; x. o$ O8 [  n% F2 X; b

2 E/ k  O9 X2 W2 M6 u- X
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)。
' m' s8 B# ]+ ]
- ?; |! i9 {; G$ k3 V9 x
2 k: J8 O% o, b. @8 u
# \$ g5 h4 z# U7 h  o
; W2 q% s7 H8 Q& `( ~* Q3 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，
) B; V  J* @$ X( U3 ~  I9 t7 x, b

" _, |2 {7 U* j. z: _: {" }% A/ _3 L& ^% b( L& Q& ~
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:

5 q& U: W0 Z' ?. n2 y3 X# D

# l' @+ [$ t, N2 {  v. b; M. K. o7 I: I5 L+ [6 Q2 O

3 a3 v% c6 T4 s8 G2 r
$ ]7 S6 h) |4 ~/ ?
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，. g& n4 [' x; R; u% ^8 A  J
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，
" w) n6 a) ?) O/ q2 E; C* Y

1 b* b& \6 r% Q; B( P- Q
1 P5 {6 @' r) b/ q5 c- m
2 S! \+ X' J7 Z3 R' H7 F
$ F& b+ Q1 \+ w, G9 ?  y  y) M2 M+ G6 j2 S/ k
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，
% u& _7 P, E5 n& x* S* G+ e+ v  h
% d' o0 S3 x7 p$ |0 W, f( p! x
而接收机整体的Noise Figure，公式如下 :
1 a  t/ ~# J0 }$ X- F5 A

; Z0 e9 k6 Y) a( t6 a- p& z1 Z/ w( |" F* p
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  
0 G- F/ l1 p8 f& 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 :
8 ?) [: _  f  D1 {8 _& t

* I: Z) n5 i/ B/ A. @* B" U1 ~* L
' o: k& \! A9 X. u
若Noise Figure高, 灵敏度就低   故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
. U; f  N" V' `# Y, p' x6 }4 `
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
; x0 {, p9 X! P  B2 c, d

: |- A/ `# E/ g3 R
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   
  H  Z3 |( \' g- @
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

( M* E9 R+ }6 D& y. X  e7 |1 J9 F
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 :

! M/ b! d. m" t
1 M7 j3 H; o- t
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 + ?( c$ E; D5 c- \
所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强   7 h& c+ z! r5 N; f. B; v
虽说通常OutBand Rejection能力大  Insertion Loss就会大   
' h+ z0 ~; H" p5 ^
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
: T' d& |; a: R8 f4 W( D
5 r4 }! ?# \4 v; I5 K

, P& Z- N9 W! u' [9 e- R
' [2 b# j$ H9 Q$ C/ 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
& T. ^: N6 M! y1 ^
, q, ]7 R8 _! ^! q

0 F' y- L* p6 X" q$ {4 _/ a
5 P3 e- b- x5 L- J0 Q所以整理如下 :

+ Y- @1 U0 X. R! @  O) d; ?+ v4 @" D

" ]) Y- r8 p# a0 _7 YPre-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
+ p. L/ y  l) Y+ e! o) }                          以及LNA自身产生的Outband Noise
/ |6 x" r. B- M+ @( S, Q0 F) _' u7 Y
至于天线跟LNA间   要不要加Matching?. L9 H, p6 {- r3 K2 w+ E- B
由于Matching是无源组件  会贡献Insertion Loss
! n( ~9 t& B$ v' g% z. b使RX整体Noise Figure压不下来   因此理论上) z+ g. A# c  r0 }) H" c
拿掉可以提升灵敏度( v$ u5 Z4 |! D

# f) G( c" k. P+ r: E5 E
0 b$ B/ a  m! `
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 :

/ v. B3 [  P) p. t
. K9 X1 Y' }9 w% w
. n" e  X6 N) c- Y( A; s9 N- n9 @
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。

3 q0 @9 S$ N9 W* z1 T# J, B4 [4 |

+ v+ p  y) h, C9 S
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

& z: }9 y7 T: F6 S& N& H% q: k/ ]6 Z/ z+ B5 {1 d  q% h, E$ s& S
* [% g! ?7 u- j/ e4 }
& n& U0 v$ q3 S

6 T' z7 a* o$ E. D9 W
! V  V, I3 S% E5 V3 h$ |' [8 Z
作者: betterxie    时间: 2015-2-4 09:41
:lol:lol* k6 ~* S2 [; ~# M( C6 _
criterion分析的很详细。很厉害！！
作者: applee68    时间: 2015-3-3 10:34
criterion 发表于 2015-1-31 02:131 W" M. F* x2 W* \+ M( S
以GPS而言   一般是前后都加# h0 s: ^, ~- j& p& y9 w8 t2 E
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 ...

( @* R$ @0 {6 N% e" {谢谢大神，讲得太好了。
作者: 汪洋大海    时间: 2018-12-17 14:25
在LNA 前面放置滤波器，1、目的是为了降低带外干扰，如镜像噪声。2、降低带外强信号，避免接收通道阻塞，整个通道低增益，无法正常工作。
/ A/ h5 i2 L0 C) o+ J5 v这个滤波器要求低插损，它的插损直接增加了系统的噪声系数。7 @, E4 j( C: M4 @
LNA 后面很少加滤波器，通常在接收电路的混频器后需要一个滤波器，降低本振泄露信号，中频信号放大后，送到AD采样电路了
作者: 故城往事    时间: 2018-12-18 00:01
按照不同的情况吧，
作者: luojunloveyo    时间: 2020-1-14 09:48
学习了



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