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RF接收路径的匹配流程----以GPS为例

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发表于 2016-2-1 22:22 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
本帖最后由 紫菁 于 2017-9-29 14:32 编辑 - G7 Q& o" S0 Z6 E. f8 F% _
& J5 B$ U$ g, _( N! k& `

' k& C  c+ o. r7 r( V6 ]9 Q
' R5 a& k2 A7 S, J% T
为啥我无源匹配明明有调好   但实际测灵敏度时   却不如预期?
匹配电路这么多?   该如何区分优先级?
那几级的匹配电路   影响灵敏度最大??
请看此文件

" n4 r4 u; M8 J
游客,如果您要查看本帖隐藏内容请回复
2 b5 g! f! H, M7 D$ m0 s2 G
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 楼主| 发表于 2016-2-23 12:54 | 只看该作者
本帖最后由 criterion 于 2016-2-23 13:02 编辑
9 N2 R3 B! X7 }  R+ J
liny123 发表于 2016-2-22 11:53" G- q9 y4 S# P0 p' s/ ~/ U
谢谢楼主无私奉献/ a5 ]* T0 B1 x0 s3 u

- M6 f0 m* j/ C8 R* h/ h档主功力深厚啊.   

! G$ S3 S" D6 z: ^* V
1  Noise Figure公式里的  G代表Gain    F是代表频率嘛,这个功能有些看不懂
" e$ t2 Y" P- ]1 c" A5 |

0 @' x4 w# ?" N2 X, s

8 T# y3 z4 w7 R- f
FNoise Factor  不是频率
接收路径的整体Noise Figure   是由各级电路(Switch, SAW Filter, LNA. Mixer……)的贡献  累加而成
由上式可知 越后面的电路  对于接收路径的整体Noise Figure的贡献越小
因为都被分母稀释掉  越后级分母越大  贡献越小
反之  越前面因为分母越  所以贡献越大
贡献最大就是F1  也就是LNA输入端的Insertion Loss   因为完全没分母
/ T% E' X7 K. ]0 b- a! u
( X5 J5 ~+ J2 x* H/ q# z

6 ~, \, }/ i" |# m0 z0 z* h
' q& B$ K  M4 F9 j, Q$ p5 G7 p

3 |8 R3 ~! M( H, z+ M- k5 w
所以由上图可知 Type2NF最小  因为没有Pre-SAWInsertionLoss  亦即F1最小
同时也知道 Type2只放Post-SAW  Type3只放Pre-SAW  
同样都是只放一个SAW Filter  NF0.67 dB的差异  
原因在于摆放位置
Type2是放Post-SAW  放在LNA后面  所以NF较小
Type3是放Pre-SAW  放在LNA前面  所以NF较大  因为F1变大了
Type1Type3   虽然差了一颗Post-SAW  NF只有0.04 dB的差异
因为Post-SAW是放LNA后面   对整体NF的贡献很小
: x; f4 {' v9 Y- m: y

2 v" ^! ^  r% X' u' a1 m1 n
再直接讲结论 对于接收机整体的NF  你只需要关注两样

* d( x/ F# p& P! F
1.    LNA输入端的Loss
2.    LNA自身的NF

5 H2 U/ A1 |. _. D
这样就够了  其他均可忽略不管

" ^3 t5 u9 \4 G/ m( p

" [, {4 B2 a* _  Y" q& b

) T7 x& ]8 ^' F& \# \0 I
2  楼主调试电路的Matching3阻抗不是50ohm ,  那Matching4 又调到50ohm ,
   而这个50ohm 是包含了Matching3的非50Oohm,
   那是不是单独的Matching4不在50ohm阻抗上。; 这样对电路有影响没,

& N+ @9 @) L/ D% `3 D

4 z1 l5 ~' C# ^1 M* I  e5 C
我先简化方块图好了   如下图 :
: T9 K% H( O: u: r: G! y: d
" S; |0 E$ _8 M+ P
8 p/ C& T2 K; }& c8 Y
0 T7 _* C% p' h
假设接收机是50奥姆系统  请问你觉得哪一种会有较好灵敏度??
4 \" b/ y) C' i7 S: O/ j
当然是Case2  因为它最终的接收阻抗 比较接近50奥姆
匹配是要看整体的最终结果 你就算每段Matching都调到50奥姆
但最终却偏离50奥姆  那还是没用

( i& e& U" O+ ~  T) j4 D
所以我开头就说了
为啥无源匹配明明有调好   但实际测灵敏度时   却不如预期?
原因在于没有考虑整体的最终结果 只考虑到个别单段的Matching
: l- @& o* ~6 `) y. D! D" E
匹配是团体作战 整体强才算胜利
若搞英雄主义 每个人都强  最终整合起来  整体却很弱  那还是败战
所以要如何使整体战力达到最强 接近50奥姆 这是你总司令的工作

/ M0 l, [) V3 T0 d
所以我文件中  Step1Step5  一路都是包含整段  
并不会针对个别单段的Matching
因为我要的是最终整体战力  不是个人战力

6 u  q# r0 d1 t) i/ _7 S7 P2 r

- j* r5 h& G/ `8 O

/ R- h0 s# K* k9 w* ?9 ?3 M
/ A+ ]7 m& }0 h  d( x3 t

. @% }) p7 {0 J/ L% r
因此回到你的问题   前面说了  匹配是团体作战
若搞本位主义 Matching4只顾自己的50奥姆
但不顾整体战力  没办法补偿Matching3的非50奥姆
使得最终整体阻抗 偏离50奥姆  整体战力低落  那还是败战

6 \( j0 [5 M( r; n& K! y) ^! H- l
/ c/ U7 ~, _! r) k4 U: v5 ^
所以文件中调Matching4  是用整段来调 不是个别调
为了要补偿Matching3的非50奥姆  如果单独个别看Matching4
肯定是非50奥姆   50奥姆才叫神奇
; y- h, a) C& H/ Z. o% a

* _+ D8 {- c, a* f1 L: o
但是!!  那又怎样??  我要的是整体战力
我能使最终整体阻抗在50奥姆附近   我就赢啦   
管你Matching4有没有50奥姆
就像太极的图一样  阴阳要调和互补  才有一个完美结果

# ^5 t  o) l8 Y6 t: E* r, N8 C" \0 y
) T  [2 T( p& W1 r& }

7 Q1 s3 o5 Z$ P* z- e# r1 M# U' [3 ^2 O0 W/ b
Matching3的非50奥姆  要靠Matching4的非50奥姆来互补
整体阻抗才会接近50奥姆  

( ~! L# J, k4 t0 T) G9 Y4 \
7 W. m+ n8 y2 |6 Y: B0 U
所以Matching4 你要调就用整段来调  补偿Matching3的非50奥姆
不然就不要调 反正Matching4已经在LNA后面  对整体灵敏度影响不大
最糟糕情况就是 你只针对Matching4单段  调到50奥姆
那就是白费工 花了时间  灵敏度又不会改善
因为在这情况下 Matching4没有补偿Matching3的非50奥姆
接收机整体阻抗 不会比较接近50奥姆
$ A$ T; M) Q; q3 R+ i  ]* T

* W& H8 k9 b0 [/ Q' x6 P( x9 _* h
! N& C4 {; O! j% C2 T- [
如楼主所说 Matching4, 5 对信号的影响不在 ,我是想了解下原理

) L; B# Y/ Q# d' F5 r, I0 A
如前面结论   接收机整体的NF  只需要关注两样

0 M2 u* S" F+ A/ T) ^- E) H
1.    LNA输入端的Loss
2.    LNA自身的NF
$ o5 Z- h( U9 a
其他均可不管  Matching4, 5已经在LNA后面了   
所以对整体灵敏度  影响甚微

' g7 K+ L( c9 X' A
前面GPS Module的例子已述
Type1Type3   虽然差了一颗Post-SAW  NF只有0.04 dB的差异
因为Post-SAW是放LNA后面   对整体NF的贡献很小
SAW Filter放到LNA后面  Insertion Loss  
对整体NF 只贡献了0.04 dB

& e- |- L. f' [' K' ]

, X" y: w2 {4 y
Matching4, 5  已经在LNA后面了 就算不调   
会有Mismatch Loss  对整体灵敏度会有啥影响吗?
) |+ N) d! c8 x8 _
- S* I& I5 p0 e, l% |
Matching4Matching5  正好会影响Post-SAW的输入跟输出阻抗
当然有可能因为没调 使得Post-SAW频率响应改变 甚至Insertion Loss变大
但是  还是一样道理  Post-SAW已经在LNA后面
就算Insertion Loss变大  整体灵敏度会有啥影响吗?
又不是说Matching4Matching5没调
会使得Post-SAWInsertionLoss变大20 dB
所以再次证明 Matching4, 5对整体灵敏度  影响甚微

8 g% o% Y. ?; G* z$ k. c

! f3 x0 j2 e3 A/ j; ~/ M! L/ H. e
那你说  因为LNA本身的NF  会直接影响灵敏度 无法忽略不计
Matching4Matching5  都是LNA的输出阻抗
会不会因为没调 劣化LNA特性  进而劣化灵敏度?

* Y9 e9 ~2 G. h( s9 @

( b; j9 j7 D' h7 t' ?, N6 D
文件中的Noise Circle 是针对LNA的输入阻抗  也就是所谓的Source-pull
+ ]+ P4 E$ M3 M

6 z( j2 P% ~, r% O
3 H# p8 K4 W! w. N
由图可知  不同阻抗  LNANF也会不同  50奥姆未必可让LNA有最小的NF  
所以才说Matching3未必是调到50奥姆  
而是要调到LNA能有最低NF的阻抗点位置  因为LNA本身的NF  会直接影响灵敏度  

& x) w/ y. P. T$ |( o/ v* ~+ }: z

- h& D) Y: s9 ^, a* R8 |# ]
至于Matching4Matching5  都是LNA的输出阻抗
也就是所谓的Load-pull  当然会影响LNA特性
但影响层面 主要是Gain跟线性度  而不是NF

2 j# B8 N/ W4 k+ n/ ~
1 K2 s9 {5 V9 o; h# ~$ q# z
. q) S9 V8 f7 Y, L! N/ X
) T6 X* p2 E9 i. Z2 j) l- O' b/ [
当然LNA线性度  也会影响灵敏度   但那是考虑到有外来噪声时
在此先不讨论这情况  
在无外来噪声时  整体灵敏度   当然只需要考虑LNANF
所以不用考虑Matching4Matching5  因为它们只会影响LNAGain跟线性度  不会影响NF
所以还是再次证明 Matching4, 5对整体灵敏度  影响甚微
1 G& K" ^' N. |4 l) U

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发表于 2016-2-22 11:53 | 只看该作者
谢谢楼主无私奉献3 q; w7 V$ }! S& g5 {2 r( _: ?  d

/ S  t; g3 r0 i6 v* z8 I档主功力深厚啊.   
9 [) Z  z3 y* q9 b% l
* `0 \& _. }4 D+ ^! a有个二个问题想请教楼主:
( j8 V. B+ @; T1  Noise Figure公式里的   G代表Gain    F是代表频率嘛,这个功能有些看不懂8 h/ ]: c5 D- u6 \3 S
2  楼主调试电路的Matching3阻抗不是50ohm ,   那Matching4 又调到50ohm ,而这个50ohm 是包含了Matching3的非50Oohm,那是不是单独的Matching4不在50ohm阻抗上。
# s: x) W. L; G9 p8 b这样对电路有影响没, 如楼主所说 Matching4, 5 对信号的影响不在 ,我是想了解下原理,望楼上解答 谢谢啦^ ^( v0 \5 g2 |  O$ N+ S, B) y* ]* y

点评

1 Noise Figure公式里的 G代表Gain F是代表频率嘛,这个功能有些看不懂[/backcolor] [attachimg]109191[/attachimg] F是NoiseFactor 不是频率接收路径的整体Noise Figure 是由各级电路(Switch, SAW Filter,  详情 回复 发表于 2016-2-23 12:54

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发表于 2016-11-1 21:01 | 只看该作者
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实际应用中,发现第二种接法对来自带外的干扰,抑制力很差,当频带外不远的频段出现较大的干扰,会导致LNA饱合。$ R" g  Q9 c. ]/ K

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原来大家在这里也很活跃哎

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发表于 2016-2-22 08:28 | 只看该作者
好资料,此楼主分享的资料都是实战宝典,且这精神值得学习。3Q

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发表于 2016-2-23 08:55 | 只看该作者
下来学习下,谢谢分享!

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发表于 2016-2-24 09:50 | 只看该作者
好东西学习了

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发表于 2016-2-24 13:42 | 只看该作者
很经典。非常好的经验。

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发表于 2016-3-10 16:37 | 只看该作者
希望 criterion 大师做本论坛版主,  criterion 绝对是一流的

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发表于 2016-3-11 10:40 | 只看该作者
受益,精彩,谢谢您的讲解!

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发表于 2016-4-23 13:51 | 只看该作者
下载下来看看,谢谢分享

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谢谢分享,这呢需要* P* [3 ~/ u0 K3 \/ X5 O9 p

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发表于 2016-4-28 22:01 | 只看该作者
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