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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 B8 s  N: O0 B" e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。
9 l9 B+ V+ [( G
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 11:004 x. J. n) b; |; V
放在后面sensitivity比较好
. B8 I& K. u9 c* M1 J
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" q5 y. p" X+ 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 - u4 S9 Z6 N8 {7 I$ o! k% C: Q
" i% Y9 v8 M9 k/ [  g- A3 ^
以GPS而言   一般是前后都加
; Z2 b; D% v" |5 b! n
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。
$ P0 [# ~5 x1 k3 z7 p: L  F
3 ~- ]9 V9 g# t" Y. P) n0 C( j

  ~, Y- w; G. ~" |: Q" Q/ S/ L" T1 G
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)。

. q( g$ z: u  t! N6 }4 {
$ ~# f" I# B8 f) K4 f  h

+ h. d& m7 G, C
. H* d- j0 v( z% k/ [5 `( A% c$ F, v: k/ Y
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，
3 O4 @3 h, p. Z# E/ m

# F' P9 W5 K$ {  X) D. l8 v1 I! @- O2 O6 e
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:

! W7 L( I% Y0 o8 L0 i( m

2 y/ M  L3 X: {5 s% I/ {0 g0 A
3 b4 W( r$ w9 G& o* Y0 ?& s, Z+ I$ k2 h$ w: u( Z, b# l
3 j; R5 O9 H% j8 Z% A- W* c
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，3 ?% Z2 m3 v" J6 u) S6 i# 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，

% `) w# r) R# |, R9 t, h# I

6 A7 L& D/ T% {' U6 @# p! W* D0 w9 B1 |) @5 k
: O8 i  O) C& R5 ^5 r
. R0 Y5 L+ z  l& w1 W3 V
4 R/ M) J6 v9 F1 p9 _
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 p& Q6 q% g7 _$ q0 b6 o( h
5 k0 N1 x* ~0 z" L
而接收机整体的Noise Figure，公式如下 :
  d9 H' N9 g; Q; D
2 M* f; c3 S, m7 L

8 {6 o% v8 V$ x. W, N
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 V0 b% m& g4 D
因为放前面   其Insertion Loss会直接升高Noise Figure,
而由灵敏度公式可知 :
$ h) y% {* }  A) F  z. x

& l+ r8 `9 s! f& g2 Z. t1 O: S
0 ~5 ~0 o! R! X- ^) o2 d
若Noise Figure高, 灵敏度就低   故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
) d9 E& K5 V0 S, E% D) A* U
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
  x- M: y; w! |3 Q) a9 i0 I+ r
" _8 C+ a- h* B( ?0 n8 ~9 Y' 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   
! x5 k, N; x* s+ w" {8 {
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
) J/ F) n( K" e  I
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 :

  y0 F9 ?7 }6 k# m/ H5 w
  W# a: b9 P. {# J( 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 9 I  X5 J6 U2 H6 D" U
所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强   
" G6 U% p  K3 u  C% C6 _: N0 a9 R
虽说通常OutBand Rejection能力大  Insertion Loss就会大   ( Y& ]3 G" H! ~. n0 u
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
- ]0 n1 m) k# B% [7 R4 M3 h: u
9 g) ~8 Q/ N: e1 G2 L
- w, W# A3 H) _" ?

8 {. p- R+ _: ]5 _1 a5 B
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

) H3 a' H* d8 V. C# Y8 ?  i4 q
) P3 ^  G* {4 i' _5 m" t; [5 p

) T/ [8 v2 p" m" S" B& L0 x9 C7 D6 U7 S# S8 D6 m
所以整理如下 :

: A" Y" Y7 E- y* F/ N0 g9 r# D7 J
  c1 z; c+ B* U) I7 X
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! |1 P" ?: H5 ~
                          以及LNA自身产生的Outband Noise. C5 c6 a$ t$ p0 F2 \# n' Y3 ^/ D

9 Y, n# k/ O; m, `# m4 e4 k- |至于天线跟LNA间   要不要加Matching?1 x$ H+ c4 c6 C; ]  s. D  Y! I
由于Matching是无源组件  会贡献Insertion Loss& S/ @  G' I& J) z% U8 o
使RX整体Noise Figure压不下来   因此理论上5 G8 v( v- g7 P! n
拿掉可以提升灵敏度( d3 n( w0 s$ P3 w' R3 r. e$ ]

! k) y4 X. T4 ~0 S$ H( _3 O
1 j  M# P' D+ p2 I6 \2 j
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 :
) H* c& g, d2 E8 J; h- ~$ X7 Q; o
8 j  ^% k1 A9 u) h6 d0 \
5 s! p5 `" Q% h0 l6 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。

2 _& \7 j7 f1 w8 s; L0 |
* M" L; C- b: S2 S  `# c) h% ]
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
7 u4 k/ i# Z& ]  o2 p* V' b- p

! N$ m! v! j0 r6 @9 X2 S2 B' l# W, {- N9 W  B+ i: c0 N

/ w8 N5 F- J# _# \# r: O: L5 }2 K  n- I

& E7 L- H& f# j
作者: betterxie    时间: 2015-2-4 09:41
:lol:lol: N9 L5 m# I) g
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 h( q: L& v5 O* j
以GPS而言   一般是前后都加; r  M! \. D8 H8 @' K& W! G
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 ...
5 F$ k( d! |2 L; L
谢谢大神，讲得太好了。



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