射頻收發(fā)器接收端口差分匹配電路的計算_圖文

1、射頻收發(fā)器接收 射頻收發(fā)器接收端口差分 端口差分 端口差分匹配電路的計算 匹配電路的計算 匹配電路的計算劉若華(上海交通大學(xué) 上海 200030摘要 摘要:本文根據(jù)實例介紹 GSM 手機中射頻收發(fā)器接收端的低噪聲放大器(LNA到表面聲波 濾波器(SAW Filter之間的差分匹配電路的計算方法。關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞:射頻收發(fā)器(RF Transceivers,表面聲波濾波器(SAW Filter,低噪放 (LNA,差分匹配,阻抗,導(dǎo)納,史密斯圓圖(Smith Chart。中圖分類號 中圖分類號:0 0 引言 引言 引言接收靈敏度是 GSM 手機射頻性能的重要指標(biāo),匹配電路的調(diào)整是優(yōu)化接收靈敏度的主要

2、方 法。常見的 GSM 手機射頻接收電路如圖一所示,需要調(diào)整的匹配電路主要有兩部份,一部份是 單端匹配電路,是調(diào)整 SAW Filter單端輸入端口至天線端口路徑的阻抗到 50歐姆;另一部份 是差分匹配電路,是調(diào)整差分路徑的阻抗?jié)M足 SAW Filter負(fù)載阻抗的要求。一般大家都比較 熟悉單端匹配電路的調(diào)試方法,本文介紹的是如何根據(jù) SAW Filter和 RF Transceiver規(guī)格書的要求來計算差分匹配電路的值。 圖一 圖一 圖一 GSM 接收電路 接收電路框圖 框圖 框圖1 1 差分匹配電路的計算方 差分匹配電路的計算方 差分匹配電路的計算方法 法本文以 MTK 的 GSM Tran

3、sceiver AD6548和 Murata 的 SAW Filter SAFEK881MFL0T00R00為 例,按照六個步驟,通過圖解和計算公式詳細介紹差分匹配電路的計算方法。1.11.1根據(jù) RF Transceiver的規(guī)格書計算單端 LNA 輸入 輸入阻抗 阻抗 阻抗根據(jù) AD6548的規(guī)格書,接收端 LNA 輸入阻抗如表一所示: BandInput Impedance Unit Comments DCS180050-J65 Differential PCS1900 70-J75 Differential 表一 表一 表一以 GSM850頻段為例,輸入阻抗 85-J110的電路模型是

4、一個電阻串聯(lián)一個電抗原件, +J表示感性原件, -J 表示容性原件。這里是一個 85 Ohms的電阻串聯(lián)一個 110 Ohms的容性 原件。我們可以按照如圖二所示的步驟把串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成單端等效電路: 圖二 串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成 串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成單端等效電路 單端等效電路圖中 R = 85 Ohms, Z1= -110 Ohms。我們能計算出 : R/2= 42.5 Ohms, Z1/2= -55 Ohms。1.2根據(jù) SAW Filter的規(guī)格書計算出期望的單端負(fù)載阻抗一般 SAW Filter的規(guī)格書會指明它所期望的負(fù)載阻抗,以 Murata 的 SAW FilterSAFEK881MFL0T00R

5、00為例,要求負(fù)載阻抗是 150 Ohms/ 82 nH, 電路模型為 150 Ohms的 電阻并聯(lián) 82 nH的電感。我們可以按照如圖三所示的步驟把并聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成單端等效電 路: 圖三 并聯(lián)電路轉(zhuǎn) 并聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成 換成 換成單端等效電路 單端等效電路圖中 Xp = 2fL (Xp是一個電感 ;Xp = 1/2fC (Xp是一個電容 。為了計算出 X ,我們需要選擇一個頻率點,這里我們選擇 GSM850接收頻段的中心頻 點 881MHz ,我們可以計算出:X/2 = 2×881×106×82×10-9/2 = 227 Ohms;R/2 = 150/2 =

6、 75 Ohms。1.3計算出單端阻抗和導(dǎo)納 計算出單端阻抗和導(dǎo)納根據(jù) 1.1和 1.2的結(jié)果,可以得到:單端 LNA 輸入阻抗 Z = 42.5-J55 Ohms (串聯(lián)電路一般用阻抗表示。期望單端負(fù)載導(dǎo)納 Y = 1/75-J(1/227 = 0.013-J0.0044 Seimens(并聯(lián)電路一般用導(dǎo)納表示。1.4設(shè)置 Smith Smith-Chart 工具 工具我們的目的是把單端 LNA 輸入阻抗(Z = 42.5-J55 Ohms通過匹配網(wǎng)絡(luò)使其導(dǎo)納等于期望單 端負(fù)載的導(dǎo)納(Y = 0.013-J0.0044 Seimens,在 Smith-chart 工具上我們能很容易找到這兩個

7、 點。我們可以通過 Smith-chart 工具很容易得到匹配值。打開 Smith-Chart 工具,我們需要設(shè) 置以下參數(shù):(1 設(shè)置參考阻抗為 50 Ohms;(2 設(shè)置頻率為 881 MHZ;(3 設(shè)置初始阻抗值為 Z = 42.5-J55 Ohms。1.5利用 Smith Smith-Chart 工具得到單端匹配值 工具得到單端匹配值如圖四,在 Smith-Chart 工具界面上的點 1就是我們初始阻抗 Z 的位置,我們需要把它匹 配到 Y = 0.013-J0.0044的位置。我們先可以串聯(lián)一個電感把實部定位到 Y=0.013的導(dǎo)納圓 上,然后我們在并聯(lián)一個電感把虛部定位到 Y =

8、-J0.0044的位置上。這樣我們就找到的目標(biāo) 點 3。我們能在工具界面中看到串聯(lián)電感值 Ls = 3 nH, 并聯(lián)電感值 Lp = 11.2nH,由于實際應(yīng) 用中沒有 11.2nH 這個電感值,我們?nèi)?Lp = 11 nH,這樣我們就得到了單端匹配電路的值,等 效電路如圖五所示。 圖 四 Smith-Chart工具界面 圖 五 單端匹配電路1.6計算差分匹配電路值 計算差分匹配電路值在 1.5中我們得到了單端匹配電路的值,我們實際需要的是差分匹配電路的值,因此我們還需要把單端匹配網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成差分匹配網(wǎng)絡(luò),轉(zhuǎn)換步驟如下圖六所示: 圖 六 單端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到差分網(wǎng)絡(luò)其中:Zd1 = Zs1;Zd2 = 2×Zs2 , 如果 Z 是電感;Zd2 = 1/2×Zs2,如果 Z 是電容。最后我們能得到差分匹配電路的值:串聯(lián)電感值為 L1 = L2 = 3 nH;并聯(lián)電感值為 L3 = 22 nH;如圖七所示: 圖 七 差分匹配