本帖最后由 criterion 于 2015-1-31 02:16 编辑
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以GPS而言 一般是前后都加 9 Y: t% C6 Y, N1 B& C
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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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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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 J: p: R! e0 n; I. X( t" f4 T& U) Q( | e" {
2 J0 o/ W1 f$ w$ _. i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，4 V/ O# R1 X# i7 F8 i. k% Z2 q- S
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， 3 j/ m- k G: M& w
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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( M4 G& f* P5 B% |' }
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而接收机整体的Noise Figure，公式如下 : 8 R5 k4 Y% [ n. F
0 @8 W# o ^7 x& o+ B! m
! Q+ E, q5 h) e0 F
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
- H1 J# ?/ Q; `' [4 ]; A因为放前面 其Insertion Loss会直接升高Noise Figure, 而由灵敏度公式可知 :
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Z% S# o/ c8 _4 d. c若Noise Figure高, 灵敏度就低 故pre-SAW Filter的重点是Insertion Loss要小。
* x5 l) b2 ?' L; {, R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
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+ A0 P! D+ Q# 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
; Y* f" Y8 o) m( \9 ^2 F: Y$ }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
# m! U7 {; A; E6 y- n! k! ]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
9 W6 E( V" F5 f y, c u/ v) u L 所以Post-SAW的重点是OutBand Rejection能力要强
: S5 q/ T5 x9 H6 n: s, x" k% ] 虽说通常OutBand Rejection能力大 Insertion Loss就会大 ! w/ X& N: R; D# ]
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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0 w- `; o/ Y g2 q: z4 ?( A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
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& B0 n& {' r2 p2 q6 o' t/ a4 Y3 a6 r& Z所以整理如下 : * S1 l9 P5 K% }/ n4 { Z8 a
/ S: I$ d+ M/ e5 h0 rPre-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 Noise8 J; N* D5 S$ ]/ L2 v0 B
以及LNA自身产生的Outband Noise
; b0 o7 B) F7 H3 b; d( c
4 d) @7 x+ v3 P1 G4 Z至于天线跟LNA间 要不要加Matching?
2 _( W" I3 L& n由于Matching是无源组件 会贡献Insertion Loss% e! D: ?4 e+ [5 S1 k! Q `8 W
使RX整体Noise Figure压不下来 因此理论上
& s. u" ?+ E& U+ p; H& m( e拿掉可以提升灵敏度* d. l+ k8 I( X# T2 u+ k6 w
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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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6 ?- ^3 D6 i8 f1 \" @7 {& O8 K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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