以下是我个人在项目中总结的，本人并不是搞射频的可以说是，刚刚毕业没多久，如果有问题希望指出，（文档是由AI总结的，内容是我自己写的）

1. 系统架构设计

1.1 核心拓扑结构

天线 → 匹配网络 → 第一级LNA → SAW滤波器 → 第二级LNA → GPS芯片

1.2 各级功能说明

  • 第一级LNA：确立系统噪声系数，选用超低噪声放大器
  • SAW滤波器：滤除带外干扰和镜像噪声，置于第一级放大后
  • 第二级LNA：提供主增益，补偿SAW插入损耗

2. 电路设计详解

2.1 级间耦合设计

所有有源与无源模块间必须采用交流耦合：


连接部位电路结构推荐值LNA输出 → SAW输入串联电容2.2pF (NP0/C0G)SAW输出 → LNA输入LC匹配网络2.2pF + 1.5nHLNA输出 → GPS芯片串联电容10pF (NP0/C0G)

2.2 天线匹配网络

针对三频点阻抗设计：

  • 1.561GHz: 35.149 - j11.734
  • 1.575GHz: 50.396 - j18.468
  • 1.602GHz: 48.379 - j26.431

推荐T型网络：并联3.9nH → 串联2.2pF → 串联1.5nH

2.3 电源去耦设计

标准结构：电源 → 磁珠 → 10μF钽电容 → 100nF MLCC → LNA引脚

磁珠选型：120Ω@100MHz, DCR=55mΩ

3. PCB设计与布局

3.1 传输线选择

  • 关键射频路径：推荐使用共面波导(CPW)
  • 优势：更好的屏蔽性、更严格的阻抗控制、便于并联元件安装
  • 设计要点：添加接地缝合过孔，保持缝隙一致

3.2 天线布局规范

对于单馈点陶瓷天线：

  • 天线正下方所有层必须严格净空
  • 创建净空区（通常比天线外壳宽3-5mm）
  • 禁止任何铺铜、走线、器件
  • 匹配网络放置在净空区外

3.3 通用布局原则

  • 射频路径保持50Ω特征阻抗，路径短捷
  • 匹配网络紧靠相关端口
  • 电源去耦电容最优先靠近引脚
  • 接地过孔密集、均匀分布

4. 元件选型指南

4.1 关键参数


元件类型关键参数推荐规格电容自谐振频率，ESR0201封装，NP0/C0G材质电感Q值0201封装，高Q值绕线电感磁珠高频阻抗，DCR120Ω@100MHz, DCR<100mΩ

4.2 调试准备

准备邻近值用于实际调试：

  • 电感：2.7nH, 3.3nH, 3.9nH, 4.7nH, 5.6nH
  • 电容：1.5pF, 1.8pF, 2.2pF, 2.7pF, 3.3pF

5. ADS仿真流程

5.1 天线建模

  • 使用Zin元件直接输入复数阻抗
  • 或使用等效RLC串联电路

5.2 仿真设置

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// S参数仿真设置
SP1: 
Start=1.5 GHz
Stop=1.65 GHz
Step=0.001 GHz

// 优化设置
Optim1:
OptimType=Random
MaxIters=1000

// 优化目标
Goal1: dB(S(1,1)) < -15 at 1.561 GHz
Goal2: dB(S(1,1)) < -15 at 1.575 GHz  
Goal3: dB(S(1,1)) < -15 at 1.602 GHz

5.3 结果验证

  • 查看S11史密斯圆图，确认阻抗点集中
  • 检查三个频点S11均小于-15dB
  • 验证稳定因子>1

6. 实际调试方法

6.1 调试顺序

  1. 电源校验：确认各LNA供电正常
  2. 阻抗匹配：从天线到第一级LNA开始调试
  3. 逐级推进：完成前级后再调试下一级

6.2 调试工具

  • 必备：矢量网络分析仪
  • 技巧：使用焊接夹片或评估板加快调试速度

6.3 调试策略

  • 固定其他，变动一个：一次只更换一个元件值
  • 先粗调后细调：先找大致区域，再微调
  • 多目标平衡：寻求三个频点整体最优

7. 设计要点总结

7.1 核心原则

  • 先优化噪声，再滤波，最后提供增益
  • 所有有源-无源间必须交流耦合
  • 理论仿真为起点，实际调试定终值

7.2 关键检查项

  • 天线下方净空区处理正确
  • 所有级间耦合电容到位
  • 电源去耦网络完整
  • 阻抗匹配网络可调
  • 接地系统完整

7.3 性能目标

  • 三个GPS频点S11 < -15dB
  • 系统噪声系数最优
  • 整体增益足够
  • 绝对稳定

8. 常见问题解决

8.1 匹配不收敛

  • 放宽优化目标
  • 扩大优化变量范围
  • 尝试不同优化算法

8.2 性能不达标

  • 检查电源纯净度
  • 验证PCB阻抗控制
  • 确认元件寄生参数


硬创社

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