用于無(wú)線數(shù)據(jù)測(cè)量的SAW濾波器
對(duì)于LC和SAW濾波器而言,高選擇性通常意味著高插入損耗和更低的敏感度。電路布局在AMI系統(tǒng)中起了關(guān)鍵的作用,這一點(diǎn)可以通過(guò)四項(xiàng)計(jì)算得以說(shuō)明(圖1-4)。在每個(gè)算式中,噪聲因數(shù)F或更常見(jiàn)的對(duì)數(shù)噪聲符號(hào)NF是衡量敏感度的參數(shù)。噪聲因數(shù)指的是信噪電壓比,它說(shuō)明了與輸出時(shí)該比率有關(guān)的四極元件的輸入情況。公式如下:
或其中:Si:輸出時(shí)的信號(hào);So:輸入時(shí)的信號(hào);Ni:輸入時(shí)的噪聲;No:四極輸出時(shí)的噪聲。如圖1的疊層所示,如果有兩個(gè)以上的四極元件,可通過(guò)下列公式計(jì)算總噪聲系數(shù)F1-n:
其中:
n 四極數(shù)目
Fn 噪聲因數(shù)
Gn n個(gè)四極的增益因數(shù)
直接安裝在天線后面的第一個(gè)四極起了關(guān)鍵的作用。原則上說(shuō),它的噪聲系數(shù)界定了總噪聲系數(shù)的范圍。
為簡(jiǎn)便起見(jiàn),在相應(yīng)的開(kāi)關(guān)布局舉例中,總噪聲系數(shù)的計(jì)算中忽略了傳送/接收(Tx/Rx)開(kāi)關(guān)或平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。在這些舉例中,SAW濾波器 的插入損耗IL、增益G、LNA以及接收機(jī)IC的噪聲系數(shù)NF和噪聲因數(shù)F均具有同樣的值。同時(shí),假設(shè)SAW濾波器的增益與其損耗相符,并假定它的噪聲系數(shù)為其IL的負(fù)值。
所有四個(gè)例子的參數(shù)條件如下:
LSAW = GSAW = -2.9 dB
GSAW (Linear) = 0.513
NFSAW = 2.9 dB → FSAW = 1.95
GLNA = 15 dB
GLNA (Linear) = 31.62
NFLNA = 1.5 dB → FLNA = 1.41
NFRxIC = 8 dB, NFRxIC (Linear) = 6.31
所有的例子都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在例4中,總噪聲系數(shù)是5.37 dB, 因此它的配置是基于無(wú)線射頻AMI系統(tǒng)的最佳解決方案。它的特點(diǎn)是敏感度和選擇性更高,再加上由于與第二個(gè)SAW濾波器對(duì)稱工作,共模抑制率得以改善。
例1:SAW濾波器—接收IC
F1-2 = 12.3 => NF = 10.9 dB
接收機(jī)IC的噪聲系數(shù)對(duì)噪聲有很大的影響??傇肼曄禂?shù)是10.9 dB,接收機(jī)的敏感度大大降低。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠阻止SAW頻段以外的干擾信號(hào),依次防止接收機(jī)IC的內(nèi)部LNA達(dá)到飽和。為了大幅度降低噪聲系數(shù),在SAW濾波器的前端必須設(shè)置一個(gè)高增益因數(shù)和低噪聲系數(shù)的階段。
例2:LNA – SAW –接收IC
F1-3 = 1.77 => NF = 2.48 dB
由于低噪聲系數(shù)LNA直接處于天線后面的第一階段,總噪聲系數(shù)NF大大降低。該配置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是SAW濾波器同時(shí)具有平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的功能。這使得共模抑制率(CMRR)和選擇性都得以提高。
它的缺點(diǎn)是接收機(jī)更容易受到強(qiáng)干擾,如移動(dòng)電話信號(hào)干擾。特別是在AMI系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)電話將消費(fèi)者數(shù)據(jù)傳送到輪詢基站時(shí),強(qiáng)烈的信號(hào)可以促使LNA在傳輸過(guò)程中進(jìn)入飽和狀態(tài),并阻止接收機(jī)識(shí)別網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中另一系統(tǒng)發(fā)射的數(shù)據(jù)。
例3:SAW –LNA –接收IC
F1-3 = 3.08 => NF = 4.88 dB
轉(zhuǎn)換到布局3,即在低噪聲系數(shù)與干擾信號(hào)環(huán)境下得以提高的選擇性之間達(dá)成某種妥協(xié)。將SAW濾波器直接配置在天線后面,可以保護(hù)LNA并減少其飽和的可能性。
例4:SAW –LNA –SAW –接收IC
F1-4 = 3.45 => NF = 5.37 dB
圖中所示接收機(jī)前端擴(kuò)展版本工作時(shí)的噪聲系數(shù)為5.37 dB。與例1 相比,此參數(shù)降幅很大。主要優(yōu)點(diǎn):高敏感度和選擇性,同時(shí)改善共模抑制。
愛(ài)普科斯SAW濾波器在AMI系統(tǒng)中的典型應(yīng)用
各項(xiàng)性能均可靠
由于AMI系統(tǒng)通常是被安裝在惡劣的環(huán)境中,它不僅要具有高靈敏性和選擇性,其運(yùn)行也要絕對(duì)可靠。因此,它的所有元件必須結(jié)構(gòu)牢固,能抵抗溫度和濕度的定期變化,并具有防震功能。愛(ài)普科斯生產(chǎn)的SAW濾波器符合AEC-Q200的規(guī)定,完全可以滿足這些條件。一般來(lái)說(shuō),汽車電子協(xié)會(huì)(AEC)公布的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為最嚴(yán)格的。因此,該標(biāo)準(zhǔn)也適合于檢驗(yàn)元件在惡劣環(huán)境下使用的合格性。
為了滿足這一標(biāo)準(zhǔn),SAW濾波器使用了陶瓷封裝,將石英或鉭酸鋰芯片粘合在底部。使用焊線將輸入和輸出針腳(包括底線針腳)與封裝連接。該機(jī)構(gòu)可以使有功SAW結(jié)構(gòu)得到保護(hù),使封裝免受大多數(shù)應(yīng)力的影響。濾波器是密封的,以免受潮,如包圍封裝的金屬蓋焊到了封裝的上側(cè)。除了牢固結(jié)構(gòu)以外,靜電放電(ESD)敏感度也對(duì)AMI系統(tǒng)的可靠性起著關(guān)鍵的作用。
評(píng)論