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LNA input 即便不是50ohm matching,output 不也能是好好的?

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
各位好:
Sansen 在 Analog essential 里说(如下图p720),Zin=0 时 Vout 是 Zin=50ohm 时 Vout 的两倍(power 也就是4x)。唯一区别,一个有attenna 50ohm matching,一个没有。 若是说matching 是为减少reflection,这可以接受。但大家都说lna matching 是为传输功率最大化,我一直不懂这点。中学生都知道内外电阻同,输出功率最大,但那是对电池而言。这里lna放大器靠的是mos transistor 提供output power 又不是指望着input。请大家指教,多谢。

补上图




LNA 50欧姆其实是由于传输线的匹配,如果不是50欧,S参数就不确定了。

Sansen中电压源上的 R 即为传输线等效后的50ohm。问题的关键就是为何要与50ohm的传输线匹配?Zin=0 ==> Pin = 0, 又能怎样?Pout without input matching 不是照样是 4x Pout with input matching? 看起来,归根结底输出功率靠的是mos transistor 而不是输入功率。
哪儿会有振荡问题? 电压源出来正弦信号,经过50ohm内阻,再经过50ohm传输线,再到lna input,被Zin=0把能量全部reflected,reflected的能量再经过传输线放回到出发点。因为电压源有50ohm内阻,信号自此被完全terminated,不会再被reflected。

问题很好,期待有人回答

这里的匹配说得就是传输线的匹配问题。
天线传给LNA的功率=反射功率+LNA接收到的功率+传输路径上的损耗
一般会把系统看成无损的,即传输路径上的损耗较小。这样LNA输入端匹配越好,反射的功率就越小,LNA接收到的能量也就越大。
另外小编请注意,原文中说得是Zin=0 时的电压增益(voltage gain)是Zin=50ohm 时的两倍,这个参数跟Vout完全不能等同的!当Zin=0的时候,LNA的输入端全反射,输入功率基本为0,这种情况下它的电压增益再大也没有意义的。

还有一点需要提醒小编的,
IC内部互联因为其走线尺寸远小于信号波长,可以使用集总参数建模,即一般会使用电压电流来描述信号。
但IC与外部接口就不能这么处理了,从天线到LNA输入这段走线的长度一般至少在mm级别上,此长度已经可以和信号波长相比拟了。此时必须使用分布参数(或传输线理论)来分析,并且电压电流已经完全没有物理意义,只有功率可以用来描述信号强度。

传输线理论说,就算Tline有1米长,它也等效成50ohm source impedance,等效之后为何不能按电压电流分析LNA?
归根结底,我们关心的是在Vs一定下的 Vout 和 Pout 的最大化。电压增益不是我们所关心的。Zin=0 时,Vout/Pout 最大,为何无意义?


两点:
1。antenna很难实现高或低输出阻抗,选50ohm是为了antenna设计方便(不过你想选51Ohm,100Ohm,从技术上来说应该以可以,关键你能不能在市场容易的买到,当然还有测试仪器)
2. transmission line effect. 一个step信号家在输入端,如果连线很短,输入端就是一个step信号,因为输入直接被激励force,但如果连线比较长,这个时候就必须得考虑transmission line effect的,你在输入端看到的可能是完全distorted的signal了,信号都失真了还谈什么功率

Zin=0时,Zin上面的电压是多少,功率是多少?不匹配的情况下,Zin上面几乎没有功率,晶体管的放大能力一定的话那么Pout也非常小。

几位回答的都很不错。顶

小编都已经知道1米长的线等效成50ohm source impedance才开始分析了,为何就是想不通LNA input 50ohm matching

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