摘 要： 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。

　　0 引言

　　接收靈敏度是GSM手機射頻性能的重要指標，匹配電路的調(diào)整是優(yōu)化接收靈敏度的主要方法。常見的GSM手機射頻接收電路如圖1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SAWFilter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)SAWFilter和RF Transceiver規(guī)格書的要求來計算差分匹配電路的值。

圖1 GSM接收電路框圖

　　1 差分匹配電路的計算方法

　　本文以MTK的GSM Transceiver 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。

　　1.1 根據(jù)RF Transceiver的規(guī)格書計算單端LNA輸入阻抗

　　根據(jù)AD6548的規(guī)格書，接收端LNA輸入阻抗如表1所示：

表1

　　以GSM850頻段為例，輸入阻抗85-J110的電路模型是一個電阻串聯(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2所示的步驟把串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成單端等效電路：

圖2 串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成單端等效電路。

　　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載阻抗

　　一般SAW Filter的規(guī)格書會指明它所期望的負載阻抗，以Murata的SAW Filter SAFEK881MFL0T00R00為例，要求負載阻抗是150 Ohms//82nH,電路模型為150 Ohms的電阻并聯(lián)82nH的電感。我們可以按照如圖3所示的步驟把并聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成單端等效電路：

圖3 并聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成單端等效電路

　　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=2π×881×106×82×10-9/2=227 Ohms;

　　R/2=150/2=75 Ohms.

　　1.3 計算出單端阻抗和導納

　　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 （串聯(lián)電路一般用阻抗表示）。

　　期望單端負載導納Y=1/75-J（1/227）=0.013-J0.0044 Seimens（并聯(lián)電路一般用導納表示）。

　　1.4 設(shè)置Smith-Chart工具

　　我們的目的是把單端LNA輸入阻抗（Z=42.5-J55 0hms ）通過匹配網(wǎng)絡(luò)使其導納等于期望單端負載的導納（Y=0.013-J0.0044 Seimens），在Smith-chart工具上我們能很容易找到這兩個點。

　　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500hms ;2）設(shè)置頻率為881MHZ;3）設(shè)置初始阻抗值為Z=42.5-J550hms .

　　1.5 利用Smith-Chart工具得到單端匹配值

圖4 Smith-Chart工具界面

　　如圖4,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(jié)=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(jié)=0.013的導納圓上，然后我們在并聯(lián)一個電感把虛部定位到Y(jié)=-J0.0044的位置上。這樣我們就找到的目標點3.我們能在工具界面中看到串聯(lián)電感值Ls=3nH,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)p=11nH,這樣我們就得到了單端匹配電路的值，等效電路如圖5所示。

圖5 單端匹配電路

　　1.6 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6所示：

圖6 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。

　　我們能得到差分匹配電路的值：

　　串聯(lián)電感值為L1=L2=3nH;并聯(lián)電感值為L3=22nH.

　　如圖7所示：

圖7 差分匹配電路。

　　當然這只是理論計算值，實際的值我們還需要根據(jù)儀器的測試結(jié)果來調(diào)試，本文就不介紹具體調(diào)試方法了。