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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 + ~! H& a; f' ~  a( r
. {/ V$ k1 m; n! e: P

% ?: M& G% |! q# e+ j/ G% K  l( V: C: v3 t5 o6 }/ Z5 @0 l% ?+ g/ \4 d' w3 z
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

! E) Z, N' w- ?1 X
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* _. C. \6 _* \$ I, C
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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 5 _5 p- P) ^1 [" @- O5 S0 ?- b
liny123 发表于 2016-2-22 11:530 L! A4 M" \% n- G( ]" B9 q7 {8 b
谢谢楼主无私奉献
) [. b7 O, }6 g) H' R
* a9 Q  i- @3 X- w$ n8 h档主功力深厚啊.   
/ E2 H! q  e9 P3 P7 y
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

" ?. S# p$ d$ n) B  g" I
) j# o" W1 O3 q4 D/ P
/ u7 ?% t7 l  N6 p# g% @' @4 M
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

3 t- ~! {+ P2 y4 D
5 P9 ~, b; J! K) ^

4 D+ z1 I9 V, L. t

8 |7 Y7 a$ D* J* M- S! i/ C
8 m9 h. h& {# V/ _( M4 y6 b
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
0 D& M9 r1 v$ O! ]/ B
9 g1 `6 m; K# g
再直接讲结论 对于接收机整体的NF  你只需要关注两样

* n5 \6 z: F3 C0 v4 Z
1.    LNA输入端的Loss
2.    LNA自身的NF
; `# Z" x* h* E& k$ n2 c
这样就够了  其他均可忽略不管
! L! j5 v( p% @, g
4 ^& j- d- G  k
, c3 ^+ u4 e; \) a. Q+ L
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,
( |- v' i5 [% |. a

- O3 h% f& E9 _( W! S
我先简化方块图好了   如下图 :
  X4 k: l/ v! S  T7 H4 K* _& ?

* h2 s+ ~2 Q$ U0 l$ k

$ Q( F( W& X5 r4 K: w1 o, w3 r( A0 _9 ]7 ~3 h3 u
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??
% Q! U7 \9 O- ]  n. ?6 ~
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

/ D7 H8 k/ r) b' U3 J
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
& H. ]0 Z9 u( h  m0 y* `
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
3 \+ u' I) v) E! v! |3 s) S
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
; l1 y" E4 S4 J: |: a5 a% h
5 e% n' T# ?5 R/ _

7 i  u0 x8 n. D) l

  m2 S* R6 G6 y3 x; |

' c! l$ U" A: O2 J( a
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
) b1 x+ Z2 C; ^3 w. K+ ?* O. l

5 w$ o# F0 j- j9 a
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

& U0 S; _7 n$ k8 @3 M
1 x0 Z4 Z  _5 Q9 j8 r5 J8 U
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
, j8 q! N8 j$ o% F; ?+ R
' ^  H! U5 F  V; R2 {- w7 z
; c: {6 y, ~5 W7 B
, n  a. v* }3 H; s6 ]
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  

8 r% R  u: l7 l
$ u& p" X3 v: J* P% E, J
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

; R6 S$ [  [$ `3 G$ P5 R
7 \: Y, @" h2 e$ y: r6 q4 {
. q3 ]* p% L1 x( Z' t
如楼主所说 Matching4, 5 对信号的影响不在 ,我是想了解下原理

" X. L$ Z1 F2 \8 @% ]8 C" h
如前面结论   接收机整体的NF  只需要关注两样
6 J, S# d' {# e1 |1 O8 A3 N3 r) z& o
1.    LNA输入端的Loss
2.    LNA自身的NF

  F) H3 A3 y% `9 `
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
. p4 h0 V) D, N6 a5 M9 d2 U5 Q
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
- Q2 C1 ]7 X1 z& b, b

8 o7 w; `4 k9 c) n+ x
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?

# K- R* [; q! Q6 i( p0 |. D5 V9 k

8 n1 Q/ i/ e. l  G: Q1 Y9 `( `
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

* k8 R' J7 R! m; j* x9 W3 C

# c4 ?1 S8 u" v" z8 ]; M& D2 M2 R! I
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?
8 `1 I' o( o( K" o- u7 a, s6 ~

: H5 E6 S. u0 b- [5 ]. z
文件中的Noise Circle 是针对LNA的输入阻抗  也就是所谓的Source-pull
  I" x/ C" N1 B/ @

: ]4 X: x5 }9 M# r1 `

' ?  F2 I" q3 y  v
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  

- u; l% M$ w! F- D8 l
! H) T9 T2 D; e- K+ |# g' S
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
# R2 i5 X% y. l" N# X

; `5 m7 P0 u2 h* P

. K% y( w/ ~. S) e1 g
4 Y. e% z1 g5 D+ [
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

: M/ ?1 B6 D* h- k& c

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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6 P3 O* E- o- j) v9 z
9 p' K% {! P+ I
档主功力深厚啊.   ' c8 ]" B& k3 K4 ?/ {5 j
" q9 G5 n8 _6 e  \( P" f- p
有个二个问题想请教楼主:. N& {0 U2 z% R, l$ y+ F% n6 Z
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0 W2 z7 y/ e& q7 j" U
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。1 G3 f6 z7 x0 N/ I
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^ ^
( P" `& ], ~4 g# f

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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8 ?7 X6 U5 x0 b* n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。
( X* k. e/ E  f, ^& d

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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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希望 criterion 大师做本论坛版主,  criterion 绝对是一流的

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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
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