本帖最后由 criterion 于 2015-1-31 02:16 编辑 5 R \ ]' b! }9 a8 K
: p+ H" l8 }( |: b S以GPS而言 一般是前后都加 3 {, d* ]" U5 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饱和，导致Gain下降，亦即灵敏度变差，称之为Desense。
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: R0 t8 o4 V% o2 L+ C/ m1 K, Z C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)。 ! c0 x) t/ C: ^3 \7 X3 u
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( |( l, n3 J% s/ e6 ?+ {" a6 j4 L8 s
2 ^2 @ p% P$ U$ 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， 7 u- b5 [2 V2 g& |% K3 o
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% o; E; q: Z3 O7 T& x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，
2 l' @+ R! A+ _# q8 B5 s% b 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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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， % _- [) M; w5 d
2 W# r9 W+ k' @0 [' j而接收机整体的Noise Figure，公式如下 : 7 Z9 @: X! G( [5 H
3 f# d4 t$ n2 M$ l5 `2 p5 j+ z: Y/ |/ p( u, h1 c) m% }
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 3 }: J3 ~ L8 v3 i1 [
因为放前面 其Insertion Loss会直接升高Noise Figure, 而由灵敏度公式可知 : 7 S, Z, J/ d5 {: J7 q) s, B* C: P7 y
, x4 v H2 E# q: a) j- o. O
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若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
) \, M/ o' ~* Z! S- b2 C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 ) J# m5 C b; m! Z! {: B1 [
' Y9 |6 f4 ?- S& w$ N5 }% |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
$ E3 @* F6 ^% J- F! }7 U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
; |9 b+ J5 b A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 ( H' k( H2 ^) j# y' F( G& R6 U
所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强
2 O; K/ F$ z. d 虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大 8 N$ x" E' s$ k* ?
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 I+ [- V. k" ^, K3 b) Q. I
4 z1 N/ `1 g- [% \. P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 1 M4 _" `: w0 A( h& D
! l: E7 v& j( `" `( C
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* F5 c( s. o* H" a; |: F所以整理如下 :
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( \. y) S/ l/ MPre-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; I0 U1 F8 I* Z o+ r
以及LNA自身产生的Outband Noise
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至于天线跟LNA间 要不要加Matching?; Z& z2 y, S3 a" \
由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss
- Y9 M- e% k1 Y使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上$ v" a6 v0 X7 H# L1 d# a. f
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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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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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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发表于 2015-1-31 02:13
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