本帖最后由 criterion 于 2015-1-31 02:16 编辑
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' D8 G8 F! U, y9 S以GPS而言 一般是前后都加
& T2 b+ P) o3 r8 m) x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。
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8 v# F/ N, S2 n5 y* }: u: y: p% e9 |7 ?1 u1 x D6 w2 I, H
0 k0 }: r# ~# F6 z1 i# @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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2 t! q. _8 M9 A3 G2 O7 x
+ L9 Z _# i/ m t
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， 1 h' f% w6 {. |/ t6 u' g
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1 @: M- H, s% U6 h6 J& `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，1 S7 W% T; ?. j5 ^) x) y
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， ) [- b1 A4 T# r
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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， 8 m5 \- g- \1 E; A# y
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而接收机整体的Noise Figure，公式如下 :
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5 \7 d* U( E1 g) B3 z6 _
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 ' \9 Q6 H' ]1 z) B( w$ h
因为放前面 其Insertion Loss会直接升高Noise Figure, 而由灵敏度公式可知 : . k' J3 r+ U; }2 \: {4 y& _% L
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0 e+ m+ I4 h! c3 ]: F# ^若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
- y' W+ p$ l& v) Q8 C; P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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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 1 s( L- h m+ W7 J
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 6 U* g- k: t$ A! ] q
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
6 y. x4 B% H' U2 J; |; W 所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强
6 P* S9 X( E3 D8 `/ y* b 虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大
4 G3 B& L: d* n8 k/ O. Y9 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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2 c9 ?3 @% u2 s R; N7 {5 h6 Z) i) N3 q* z) ?
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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 ) `# J& y, T+ ?8 t- f
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0 H/ s% g9 v' X所以整理如下 : " c* E1 ^: h' ~! S' U/ M, ]
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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
( c1 m5 T; x+ [$ i, u1 F( w 以及LNA自身产生的Outband Noise+ r7 f5 y9 `, v# ?- j/ d1 g* t2 D
! O4 ~! [& c. |* J* i( N* R- z( B
至于天线跟LNA间 要不要加Matching?
3 O* `2 T/ J3 H由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss7 h) m8 Q: y: @9 W
使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上
4 g; K0 d" y% |5 [7 u/ ?拿掉可以提升灵敏度
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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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% G5 D& P( S; S7 G7 `% v, L( A( H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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3 E2 u+ `) ~; s# E. a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 ' t) M; y! U9 J% D( }4 ]7 ^& ?8 O
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发表于 2014-11-11 10:14
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