本帖最后由 criterion 于 2015-1-31 02:16 编辑 ) y& y+ K! K- k" @8 ]
4 m! W" r* [8 K以GPS而言 一般是前后都加
: v- F9 a8 F. ]2 t9 F1 W5 V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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: ]# c8 a6 ]+ n) f& V& T$ A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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4 O& b% r% I- r6 a. a9 q3 R( d7 H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: 3 T, ?% X* ? _ y4 l+ L2 p
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8 L8 x; A) P( w8 B; r$ B' h6 z# `0 A% ^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，. i9 z) `$ z! D, c8 }5 f, Z: E( 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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- I7 t% d1 w! Z' B. B, Q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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而接收机整体的Noise Figure，公式如下 :
3 v0 O: Z& W8 x/ h: h v+ { u: s9 J/ ^5 d& [7 k9 A2 M6 f
) X/ U( t6 x0 Z
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 $ e% P! |5 W6 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 : 9 c; w5 s/ _* m, K; [3 \7 h
% m* D7 a8 f- _0 m2 k! y
$ G, p( |& g z% }0 j1 A( D. h: ^; b若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
Q! r% Z1 D8 V' b7 ?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 & T' x' }% w) K$ ?# E2 @8 D
5 j$ C2 W# V- u; V( M" h
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
! ]' M; R( g4 V( E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 + E4 R T1 @5 ?( @ l7 m
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 :
7 }4 ^, t6 n8 P* `* f/ Q, G3 F
+ S" J3 V+ W3 |3 |5 t! R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
1 m# P% J: {- w* D 所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强 . P% P/ }3 D; r3 F) W) ^
虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大 ( O' M* a' m3 d( 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
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, `6 q$ O- d8 W; T6 w
0 f9 [- T/ F% I3 @& A' o4 u# x% K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 k: Y+ H6 G1 b5 m7 }% D5 l5 }
+ F* ]; d6 Y+ y) d! T/ g' ]1 p6 i
2 n, F$ l! J' ^4 A% y+ y! T2 K# K" T
3 z& r. m, f9 G5 G8 ? r所以整理如下 :
+ _8 Q" m5 L* t* D
2 E6 }1 A& l: P8 s. GPre-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 Noise5 k/ j) I- K* b
以及LNA自身产生的Outband Noise
; Z: x& O) A3 @# T# O. z
' R2 j C4 J7 L% ]5 \/ h至于天线跟LNA间 要不要加Matching?
6 a1 l% B# r# j4 u% V* ]* D由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss
7 A3 ?0 J6 D! [使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上4 B9 }) L N8 q" W/ Q* x
拿掉可以提升灵敏度
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" u. Z; m |. x I2 U) v 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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I5 e1 c! t+ o: j7 V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 P& C4 ?8 Y1 v, b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 : u6 {; W; o; S: ?* C8 ~, U$ L
8 g! D" r* u! k* p# P8 w! M
' U" j$ x) K& W, R% ]; I- {( c/ ^/ l. `$ Y+ s/ D) ]
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发表于 2014-11-11 10:14
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