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
- C1 Y3 l5 C5 _' M6 z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。 3 d* ?- s* S2 H3 l
. `2 T) B0 ^/ K9 e
9 l; C7 T& L0 o8 E# z. k
) m, l) E* y% v8 ~' n2 S2 d
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)。 4 J- a/ t3 Y4 ?
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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， : A+ @5 d1 A/ r( Y+ v# I0 K
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( g X5 l& f: I& m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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! \$ q' q3 P% W' f d$ M4 C
. A) E: r8 g! G9 y8 P; M
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，% u: Q4 }" G: M: d4 }" {( g
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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, c: I! o2 @# T+ H$ b$ `2 v0 C) i# V$ J/ X$ y$ f" f' C
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0 _" P2 p2 V3 C
2 c5 F' q) {- j( s8 A- q; H4 Z E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 p+ [8 X4 q; i1 Z5 r$ Q
6 z% N, E. C2 u$ d9 c4 f, p: U而接收机整体的Noise Figure，公式如下 :
% G" S" m9 D& P7 V
, O$ E& ^9 M5 q1 {& k
A2 f8 c1 a3 `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 2 |# g2 [) l6 v% u% d* W' T
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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- j( y8 v J Q2 k V' R% X& f
若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
! H& j' {5 ?+ k8 U8 d9 V0 o3 \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 2 w, U! b5 Y/ b
2 o9 n8 W$ k+ w" Q; N' 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
: y! Z+ ~/ F) L4 Y7 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 , N' a, m0 H9 B% v$ B1 [
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 : / g$ D) `4 I& Z# @1 R
/ t! d3 Y: `% p- K
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 ( I. t& m" z3 G* P% C9 h
所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强 5 i0 n/ U' E% Y* I
虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大 : F- A/ e, b% h8 n+ 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 3 y0 o' Y) c) j. e2 a
7 v7 W& m8 d! f6 U9 Y+ `0 s1 |/ v$ T8 `* a
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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 + c. X4 P1 @6 w+ a& [: p
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8 i7 v- D- r0 l" o- X6 b z所以整理如下 :
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4 P( ~5 P; F+ F6 n2 pPre-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( Q/ {: t! a' e
以及LNA自身产生的Outband Noise7 N+ B% c3 o6 K+ R
/ D( v1 F& @! j* M至于天线跟LNA间 要不要加Matching?( G) m# R( I) l" U# R" C( j
由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss
: u0 @1 j/ l N7 l3 E* b, @: K使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上! K& {0 f8 k! A3 e8 l; c% m
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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* ^! x$ G4 g4 a; O/ a% S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。 & y* S7 w; I7 p% `( l5 M( w' v0 Q
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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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