以GPS为例，深刻浅出讲解射频接收路径的匹配调试流程

RF接收路径的匹配流程----以GPS为例
调Matching前，至少准备两块板子。 一块完整PCB，有上所有零件 :

一块裸版，彻底都没上零件 :

匹配前注意事项—铜管

可能不少人忽略这点，但其实这才是最重要的，由于你在调匹配过程当中， 会量S11(阻抗)，跟S21(Loss)。若是铜管这边，该注意的没注意，那么你量到的S11跟S21，都是错的。更直接一点讲，你全部的匹配调试工做，到头来都是无用功。

1. 铜管长度不宜过长

也许有人会问：反正我用Port Extension，我把铜管校掉就好啦！

不对！！Port Extension也不是万能的。若是铜管过长，便没法彻底校掉，以下图：

由上图可知，若铜管过长，即使你作完Port Extension，其阻抗并不是完美的一点Open，而是会拖一段轨迹，那么当你实际上去量PCB时，你量到的阻抗， 实际上是包含了铜管的。也就是说，此时你量到的PCB阻抗，是不许的，是有偏差的。你若根据这不许的阻抗去作匹配，那么你调出来的匹配，永远不达不到最佳！

并且，不论是PCB走线，仍是铜管，都同样，只要长度一长，其50奥姆就会偏掉，那就会致使Mismatch Loss。换言之，当你实际去量PCB的 Insertion Loss时，由于包含了铜管自己的Mismatch Loss，以致于你量出来的Insertion Loss，会比PCB实际的Insertion Loss还大。

所以时常有人误解，单纯量Insertion Loss，由于不看阻抗，因此不须要校订。

这是不对的观念，你量出来的阻抗错误，会连带使你量出来的Insertion Loss 过大。简单点讲，只要用到铜管量S参数，不论是S11，仍是S21，Open/Short/Load校订跟Port Extension就是要作，并且铜管长度不宜过长，最好买专用调试铜管，这点不少手机射频工程师都深有体会。

2. 铜管要弯折后，再作Port Extension。

由于实际上，你在作匹配时，铜管可能会弯折。

若是你还没弯折时，就先作Port Extension，即使此时你的阻抗是完美的一点Open，以下左图；可是当你把铜管弯折后，其阻抗会偏，亦即此时阻抗并不是完美的一点Open，以下右图。

若是你一开始就未把铜管给校掉，亦即你量到的PCB阻抗，是不许的，是有偏差的。你若根据不许的阻抗去作匹配，你调出来的匹配，永远不会好。

因此应该是，先在裸版上，把铜管弯折到你方便焊接的角度后，再去作Port Extension，直到其阻抗是完美的一点Open，以下图 :

此时才能够开始去作匹配的工做。固然，一旦你做完Port Extension以后， 你这铜管，就不能再弯折。

简单讲，做匹配时，你铜管的长度跟弯折，都必须与做Port Extension时彻底同样，不然后面的匹配工做，都是白费工。

3. 接地必定要足够。

有些焊盘在板边，以下图，铜管这样焊其实不对，但不少时候由于没有足够的接地面积，以下左图所示；正确的作法应该以下右图所示 ：

因此为啥前面说，实际上在量测PCB参数时，铜管有可能会弯折，缘由之一就是，你得确保铜管有足够的接地面积。

4. 铜管接地处要离焊盘越近越好

铜管接地处除了接地要足够，要尽量大，还有一点，就是接地的位置，要离焊盘越近越好。因此用下图为例，你接地之处，应该是黄圈，而不是红圈，由于黄圈离焊盘较近。

那么有人也许会问，若是我再黄圈处的地，只有一点点，这样就接地不够。红圈处的地很大，但离焊盘很远，那么到底要选哪个做为接地呢？

正确答案是，你两个都选。

无论怎样，接地之处，必定要极接近焊盘。因此在焊盘附近，先找个能够接地的地方，是当务之急，尽管这个接地面积比较小。因此像黄圈，无论地多小，你就是要焊锡。

可是若是以为黄圈的地面积不够大的话，那就是再找个能够有足够接地的地方，再做补强，也就是红圈处。

不然，不论是地不够大，或是地离焊盘太远，都会使量出来的Loss过大。

实际操做中，若是遇到讯号附近的接地实在很差焊锡的话，必要时可在铜管外缘，多焊一个Pogo pin，以方便接地。

匹配前注意事项—塑料镊子

当你要焊接前，先用塑料镊子，把零件压在焊盘上方，去观察Smith Chart ，这个方法最开始也是不少手机射频工程师用的，不事后面因为大部分射频物料封装是0201，物料变小了，就很差用“镊子”操做了。

也许有人会问，这看到的阻抗不许吧？

确定的啊，只是让你先透过这方式，去观察Smith Chart的趋势轨迹，是否如你预期。固然，简单点用Smith 相关阻抗分析工具也是能够大概预知Smith Chart的趋势轨迹的，以下图所示：

若是在你预期之只要预知正确Smith Chart趋势轨迹后，你再去焊接都还不迟。若是在你预期以外，那你就不要浪费时间去焊接了，赶快换值再做观察，方为上策。

那么为啥要塑料镊子?

由于金属会影响阻抗，若是你用金属镊子，假设你夹的是电容，那么你实际上在Smith Chart看到的趋势轨迹，是(金属镊子+电容)，而并不是只有电容。再次强调，根据不许的资料去作分析，后续所作的分析工做，都是白费劲！

接下来将匹配流程，终于到正题了~~~

匹配流程

整个原理框图，大概以下图:

①　Step1，拿有上件的PCB，若是是Switch，就额外供给Vcc跟控制讯号，把Switch开启，Port1接Connector，Port2接Diplexer/Switch输出，调Matching1，调到50奥姆。

调完后，再把这组Matching1，放到裸版，量S21，也就是Insertion Loss。不然以下图，你今天串一个1nH电感，并5pF电容，其Insertion Loss高达3.7dBm，这样的话，无论你阻抗多接近50奥姆，这组Matching都不能用，说白了就是匹配插损大！

你们都知道，由于GPS讯号太微弱，因此对于Loss要很是计较，哪怕是SAW Filter或Diplexer，Loss也不会到3.7dBm，就更不能让一组匹配Loss就高达3.7dBm了！！！并且这是在LNA输入端，亦即你光这组Matching，就会让你的灵敏度，劣化3.7dBm，那你后面无论怎么调CNR跟灵敏度，都不会好。

固然，若是要串联电感，记得要选高Q值的，由于Loss会比较小，另外高Q值电感还有挡带外噪声的功能。

②　Step1，拿有上件的PCB，若是是Switch，就额外供给Vcc跟控制讯号，把Switch开启，Port1接Connector，Port2接Pre-SAW输出，调Matching2，调到50奥姆。

固然，仍是同样，Matching2调到50奥姆后，要再用裸版验证其Insertion Loss。

也许有人会问，我怕能够调Matching1吗?

答案是最好不要，由于Matching1也会影响到WiFi，因此一旦Matching1调到50奥姆，其Insertion Loss也很小，就肯定下来，后面最好就不要再去更动。

③　Step3，拿有上件的PCB，若是是Switch，就额外供给Vcc跟控制讯号，把Switch开启，Port1接Connector，Port2接eLNA输入，调Matching3。

值得注意的是，此时你的Matching3，而是调到Noise Figure最低的阻抗点，多是非50奥姆。其实不少手机射频工程师其实对于GPS LNA更多的关注CNR值。

那么有人会问，偏离了50奥姆，由于Mismatch Loss，连带Insertion Loss必定会变大，你刚说一组Matching的Loss若是偏大，再怎样都不能用。那我该如何衡量这组 Matching能不能用？？

这是个好问题，咱们用下图解释：

由于网分是50奥姆系统，因此当你Matching3偏离了50奥姆，量出来的Insertion Loss固然会偏大(Mismatch Loss的贡献)，例如1dBm。可是LNA是非50奥姆系统，故此时Matching3对LNA来说，其Loss就不必定是1dBm，也许会比较小。

但仍是要谨记刚所说起的原则，Matching的Loss不宜过大，假设你今天Matching3，用50奥姆系统的网分看，其Loss是5dBm。你以为有可能，对非50奥姆的LNA来说，其Loss就缩减为0.3dBm吗??

固然不会啊，针对Matching3，即使50奥姆系统网份量到的Loss，跟非50奥姆系统LNA看到的Loss不一样，但Loss越小越好，都是不变的原则。尤为是 (串联电感 + 并联电容)这种组合，更要特别注意。

也许有工程师会问：为啥不是调Matching2？

由于Matching3离LNA最近，因此影响LNA最大。所以，使阻抗座落在LNA之Noise Figure最低之处，这个任务，由Matching3来完成。Matching2只要确保50奥姆，Insertion Loss不要太大，这样就能够了。

我光Matching1到Matching3，就花这么多时间，我后面还有Matching4跟Matching5，这哪调试的完??

LNA以前，是最关键的，因此基本上而言，Matching1到Matching3做完就差很少了，Matching4跟Matching5，不是那么重要。咱们以Noise Figure公式说明，以下式：

由上式可知，LNA输入端的Loss，也就是F1，是最关键的。所以摆放eLNA时，确定是离GPS天线越近越好，以减少F1，以下图：

由于为了不干扰，GPS天线会远离主天线，而主天线又会靠近接收机，再加上咱们把eLNA，靠近GPS天线。换言之，eLNA到接收机的走线会很长，但由Noise Figure公式得知，eLNA到接收机的走线，其Loss会被eLNA的Gain稀释，故就算走线很长，Insertion Loss很大，其实对于总体灵敏度，并没有啥太大影响。

即使Matching4跟Matching5不调，以致于阻抗会有Mismatch Loss，连带使得Insertion Loss变大，但由于已经在eLNA后面，因此对灵敏度不会有啥影响。 如前述，eLNA到接收机，这么长的走线，这么大的Insertion Loss，都没在怕了， 又何必太担忧Matching4跟Matching5呢?

因此，坦白讲，Matching4跟Matching5，是锦上添花，好上加好，一般是你想让灵敏度再更好，才去调。若是作完Matching1到Matching3，其灵敏度你能够接受，那固然Matching4跟Matching5就不用调。反之，若是你调完Matching1到Matching3，灵敏度仍是很烂，那Matching4跟Matching5，也是救不了你，那就更不用调。

因此，其实到Step3就能够结束，不过若你想进一步提高灵敏度，那固然能够再调Matching4跟Matching5。

④　Step4，拿有上件的PCB，若是是Switch，就额外供给Vcc跟控制讯号，把Switch 开启，eLNA也是额外供给Vcc，使其开启。Port1接Connector，Port2接Post-SAW输出，调Matching4，调到50 奥姆附近。

固然，仍是同样 Matching4调到50奥姆后，要再用裸版验证其Insertion Loss。

⑤　Step5，若软件已就绪，其接收机能够开启，拿有上件的PCB，若是是Switch， 就额外供给Vcc跟控制讯号，把Switch开启。eLNA也是额外供给Vcc，使其开启。而后用软件方式让接收机开启，Port1接Connector，调Matching5。

注意~!! 同Matching3通常，此时Matching5，未必是调到50奥姆。这时要跟平台厂商，例如Qualcomm或MTK，索取接收机的Noise Circle，把Matching5调到Noise Figure最低的阻抗点，而非50奥姆。

固然，仍是同样，Matching5调完后，要再用裸版验证其Insertion Loss。

也许到这里有人会问，为啥不接Port2？

这牵扯到负载的观念，以通常的50奥姆匹配为例，以下图：

你最终的目的是，从Source端，一路看到负载端，都是50奥姆。要如何达成这目的??

那就是透过Matching，使Source端跟负载端之间，作一个阻抗转换的动做，这即是所谓的阻抗匹配。因此，Matching只是桥梁，你还必需要有Source端跟负载端，网分的Port1，就是Source端，网分的Port2，就是负载端。所以Port1跟Port2都要接，即使你只量S11，由于Source端跟负载端，缺一不可。

但在Step5中，接收机已是负载端了，既然如此，固然就不须要接Port2。就算你要接，请问你要接到哪？？接到基频芯片的输入端吗？

固然不可能啊。

调Matching5的时候吗，接收机必定要开启吗？

答案是确定的！

由于接收机是负载端。若是你接收机不开启，那等同于你的负载阻抗是无限大，以下图:

最后一个问题，若是你负载阻抗是无限大，表示无论你Matching怎么调，从Source端，一路看到负载端，都是Open，那请问你调Matching的用意何在？？

因此接收机，固然要开启！