GPS LNA的输入端为什么需要串联大电感？

marbason

如题，GPS LNA的输入端为什么需要串联大电感？电感太大不会损耗信号吗？求解惑

ClearLove

criterion 发表于 2018-2-6 13:06
下面是三家不同厂家的GPS LNA

请教一下C神，最近有看你写的好多帖子。有个小问题像跟你请教一下，Tx leakage 和 RX band noise 是相通的意思吗。。。

criterion

下面是三家不同厂家的GPS LNA







共通点就是输入端都有串联电感



一般而言，GPS LNA的Gamma opt都会是在Smith Chart的右上角，亦即该
处阻抗会有最小的Noise Figure，输入端串联电感，便是为了使LNA输入阻
抗到达该点，以取得最小的Noise Figure。




AVAGO的Data sheet，也说明了这点。






以0201，6.8 nH的电感为例，在GPS频段，会有1.84 dB的Insertion Loss，



你的疑问是这个  对吧?







当讯号从Port1传到Port2，S21代表总能量损耗，亦即Insertion Loss。
而Loss有两种形式，一种会因阻抗不匹配而产生反射，称为Mismatch Loss ;
另一种则是因为内阻而将能量转为热能消耗掉，称为Ohmic Loss。
因此我们可写成


Insertion Loss = Mismatch Loss + Ohmic Loss

故以该电感为例，Ohmic Loss是来自1.8奥姆内阻，






而透过仿真我们知道，1.8奥姆的内阻，在GPS频段，大概只有0.15 dB的Ohmic Loss。




换言之，根据上述公式:

1.84 (dB) = 0.15(dB) + Mismatch Loss(dB)

其电感造成的Mismatch Loss大约为1.6 dB ~ 1.7 dB，



而从Smith Chart的仿真，也看到该电感确实会使阻抗偏离50奥姆




也就是说，所谓1.84 dB的Insertion Loss，几乎绝大部分，都是来自于阻抗不匹配而产生反射的Mismatch Loss。








但，以上所有的数据，前提都是Port 1跟Port 2均为50奥姆的情况。
实际上GPS LNA的输入端，未必是50奥姆，以Infineon的GPS LNA 为例:



输出端已内部匹配成50奥姆，但输入端没有。





故以Demo Board为例子，Port1跟Port2示意图如下 :




因此简单讲，不管LNA输入端是设计成几奥姆，这个6.8 nH的电感，就是会因为内阻，而贡献0.15 dB的Ohmic Loss。

如果LNA输入端设计成50奥姆，那么这个6.8 nH的电感，会贡献1.7 dB的Mismatch Loss。

但因为GPS LNA的输入端，大多没有设计成50奥姆，
所以该电感不会造成1.7 dB的Mismatch Loss，
反而还会因为可以让阻抗跑到右上角Gamma opt处，而享有最低的Noise Figure

qywind

串联大电感？不一定的啊，你看到可能就是个天线匹配原件，一般来说小于8nH

这是跟LNA设计相关的，输入串高Q电感，为放大管提供匹配的输入阻抗，平衡NF与PG

daijiazhiyi

感谢大神详细解答

criterion

ClearLove 发表于 2018-2-10 14:07
请教一下C神，最近有看你写的好多帖子。有个小问题像跟你请教一下，Tx leakage 和 RX band noise 是相通 ...

应该这样讲

Tx leakage 对接收机而言  会造成四种危害

1.        RX Band Noise
2.        接收机饱和
3.        Intermodulation
4.        crossmodulation

RX Band Noise只是其中一种危害

ClearLove

那意思是 RX Band Noise 是TX 泄漏到RX端的 leakage 吗

keilayi

criterion 发表于 2018-2-6 13:06
下面是三家不同厂家的GPS LNA

        C神这个讲解清楚明了，膜拜[em01]

mich_lcm

个人认为说到底就是LNA 输入端芯片的阻抗不是做成标准50ohm的（因为要满足最小噪声系数圆和mismatch都可以接受），只要天线端口的50 ohm 经过串联电管转换后阻抗和芯片输入端的阻抗互为共轭就可以消除mismatch 带来的损耗了。

fxw769

哈哈哈哈哈

mlz

criterion 发表于 2018-2-6 13:06
下面是三家不同厂家的GPS LNA

大神，这里有一点不明白的地方，请教一下^^
你上面有讲输入端为50o的时候会产生1.7dB左右的loss，实际可能直接匹配到NF最小区域。
1.我理解的是在做项目的过程中，我们都是以50o去做匹配的，但实际我有测量过，在LAN处测量它的匹配却是跑到NF处的，应该就是前面的电感起作用。
我这里理解的输入50o是与您这边讲的有区别吗？
2.还有个疑惑，在GPS正常工作的状态下，我去测量从天线口到GPS芯片地匹配是否有意义？之前也有测试过，若匹配较差是不是也要调整？