专栏文章目录

一、5.8GHz射频接收机链路仿真

二、LNA-TQP3M9009

文章目录

专栏文章目录
目的
一、原理
- 1、LNA
- 2、双端口网络的S参数
- 3、TQP3M9009
二、要求
三、内容
- 1、频谱分析
- 2、中心频率
四、网络分析
五、分析
总结

目的

1、学习并熟悉射频综合测试仪的使用。
2、了解低噪声放大器的基本工作原理。
3、学习使用射频综合测试仪对LNA进行网络分析以及频谱分析。
4、熟悉对LNA进行频谱分析的一般步骤以及仪器的相关操作。
5、掌握LNA基本参数的测量以及图解最佳匹配的方法。

一、原理

1、LNA

低噪声放大器(LNA) 是射频接收机前段的主要部分。对于此种器件的考量，主要涉及噪声系数(NF)、增益(Gain)、输入反射损耗、稳定性、线性度、带宽、功耗。
依据射频电路涉及的折中的思想。一个好的低噪声放大器应当具有这么几个特点：
第一，由于位于射频接收机的前端（最前端），所以它应该具有较小的噪声。为了能够实现一直后面各级电路噪声对于系统的影响，它需要具有一定的增益。同时考虑到不能使其后的混频器过载从而产生非线性失真，LNA的增益不能过大。并且在它的工作频段内它应该是稳定的。
第二，射频接收机中的信号一般都比较微弱，所以LNA应该是一个小信号放大器。并且由于信号的变化以及接收时其他较强的干扰信号的加入，低噪声放大器也必须具有很好的线性范围以及可以进行调节的增益。
第三，由于低噪声放大器一般直接与天线相连接，所以应该与前端的电路进行很好的阻抗匹配，这样便于获得小的噪声。

2、双端口网络的S参数

S参数的引入：高频输入小信号可以看作是入射波；由于模块间的阻抗不匹配，会存在反射波；还有部分信号会通过模块，在另一端产生传输波。

a.正向情况

b1=S11∗a1+S12∗a2b2=S21∗a1+S22∗a2s11=b1a1∣a2=0s21=b2a1∣a2=0b_1 = S_{11}*a_1 + S_{12}*a_2\\ \\b_2 = S_{21}*a_1 + S_{22}*a_2\\ s_{11}=\left.\frac{b_{1}}{a_{1}}\right|_{a_{2}=0}\\ s_{21}=\left.\frac{b_{2}}{a_{1}}\right|_{a_{2}=0} b1=S11∗a1+S12∗a2b2=S21∗a1+S22∗a2s11=a1b1∣∣∣∣a2=0s21=a1b2∣∣∣∣a2=0

b.反向情况

s22=b2a2∣a1=0s21=b1a2∣a1=0s_{22}=\left.\frac{b_{2}}{a_{2}}\right|_{a_{1}=0}\\ s_{21}=\left.\frac{b_{1}}{a_{2}}\right|_{a_{1}=0} s22=a2b2∣∣∣∣a1=0s21=a2b1∣∣∣∣a1=0

SSS参数的物理意义:
S11S_{11}S11：正向反射系数，反映输入端匹配情况
S22S_{22}S22：反向反射系数，反映输出端匹配情况
S21S_{21}S21：正向功率传输系数，反映增益或者衰减
S12S_{12}S12：反向功率传输系数，反映隔离度

3、TQP3M9009

TQP3M9009是一款3-pin、SOT-89贴片封装的可级联、高线性增益的放大器。工作频率覆盖 50M−4GHz50M-4GHz50M−4GHz，在1.9GHz1.9GHz1.9GHz下可以提供21.8dB的增益，此时OIP3为 +39.5dBm+39.5dBm+39.5dBm、NF为1.3dB1.3dB1.3dB。
主要应用于中继器、移动基础设施、LTE/WCDMA/EDGE/CDMA以及通用无线设备。

OIP3用两个音调测量，输出功率为 +3dBm/音调+3 dBm /音调+3dBm/音调，相隔1MHz1 MHz1MHz。对最大IM3产品的抑制用于使用2:12:12:1规则来计算OIP3。

二、要求

学习使用射频综合测试仪对低噪声放大器进行频谱分析和网络分析。在确保电路相关链接准确无误之后再进行上电操作。
实验过程中合理设置各参数。

三、内容

1、频谱分析

1.1 电路连接

1.2 首先打开信号发生器开关，调节频率为50MHz50MHz50MHz以上，幅度（“RF LEVEL”）为300μV300μV300μV以下。“MODULATION”模块选择“AM”，旋转旋钮使显示面板为“000”（此时是没有经过调制的信号）。注意幅度的单位一定是μVμVμV ，信号发生器参数设置好之后再打开电源开关。

2、中心频率

射频综合测试仪前面板选择“模式——频谱分析”
射频综合测试仪前面板选择 “频率——中心频率”，设置中心频率为信号发生器的输出频率（信号发生器的输出频率可能有偏差，可以通过前面板“光标——峰值”查看中心频率）
选择“频率——扫宽”，设置合适的扫宽频率（扫宽频率是整个面板显示的频率范围，例如：中心频率100MHz100MHz100MHz，扫宽100KHz100KHz100KHz，则显示面板最左端频率为100MHz−50KHz100MHz-50KHz100MHz−50KHz，显示面板最右端频率为100MHz+50KHz100MHz+50KHz100MHz+50KHz）
在射频综合测试仪前面板选择“带宽/平均——分辨率带宽——手动”，可以设置合适的分辨率带宽，分辨率带宽越小，频谱越接近真实频谱
在射频综合测试仪前面板选择“幅度/标尺——参考电平”，设置合适的参考电平，可以使图形上下移动（参考电平是最顶端的电平值）

在信号发生器的“MODULATION”模块选择“AM”，旋转旋钮使显示面板为“100100100”（此时是经过AM调制的信号），重复以上测量步骤。此时频谱中会出现谐波。

四、网络分析

1、电路连接

2、在射频综合测试仪前面板选择“模式-网络分析”；在射频综合测试仪前面板选择“频率-起始频率”，设置起始频率为50MHz50MHz50MHz

在射频综合测试仪前面板选择“频率——终止频率”，设置终止频率为500MHz500MHz500MHz

在射频综合测试仪前面板选择“幅度/标尺——输出功率——低功率”
在射频综合测试仪前面板选择“测量—— S11S_{11}S11——格式——对数幅度”（S11S_{11}S11表示在端口222端接匹配情况下，端口1的反射系数）

在射频综合测试仪前面板选择“测量——格式——阻抗——R+jxR+jxR+jx”，同时设置终止频率为6GHz6GHz6GHz

在射频综合测试仪前面板选择“测量——S21S_{21}S21——格式——对数幅度”，同时设置终止频率为500MHz500MHz500MHz（S21S_{21}S21表示在端口2端接匹配情况下，端口1到端口2的增益)

在射频综合测试仪前面板选择“测量-格式-极坐标”，可以查看反射系数

在射频综合测试仪前面板选择“测量-格式-驻波比”，可以查看驻波比

最佳阻抗匹配点的测量与选择：

五、分析

1、 TQP3M9009的工作频率范围在50M−4GHz50M-4GHz50M−4GHz，所以在给信号发生器设置中心频率时应当高于50MHz50MHz50MHz。对于射频小信号来说，电压幅度应当尽可能小一些。
2、“扫宽”主要控制整个面板显示的频率的范围，应当根据频谱波形的相关特征选择合适的扫宽。我们此处设置的是30kHz30kHz30kHz。
3、“分辨率带宽”控制显示值与真实值的比率，一般情况下，分辨率带宽越小，频谱越接近真实频谱。通过调整，我们选择300Hz300Hz300Hz。
4、“参考电平”则是显示界面最顶端的电平值，变动可以引起信号图形的上下平移，获得最佳观测位置。通过改变其值以及观察波形，我们设置为−20dBm-20dBm−20dBm。
5、在对信号发生器的波形进行“AM”调制之后，频谱图上能看到明显的谐波分量。
6、在S11S_{11}S11阻抗测量中，我们发现将截止频率设置为6GHz6GHz6GHz后，阻抗圆图比较乱，甚至出现了“溢出”。考虑可能原因是TQP3M9009的工作频率范围在50M−4GHz50M-4GHz50M−4GHz，6GHz6GHz6GHz的截止频率远远超出了其工作范围。同样地，在后续实验中，我们尝试将截止频率适当降低至3GHz3GHz3GHz左右，阻抗圆图未出现“溢出”。
7、测试最后阶段我们在阻抗圆图中找到了四个最佳阻抗匹配点。他们的共同特点就是实部及其接近50Ω50Ω50Ω，虚部及其接近000。

总结

1、学习并熟悉了4957手持式射频综合测试仪的使用，掌握了在进行频谱分析以及网络分析的一般步骤和操作规范。
2、了解并熟悉了射频综合测试仪中“扫宽”、“分辨率带宽”、“参考电平”等参数的实际意义以及对于仪器显示界面的影响。
3、掌握了图解最佳阻抗匹配的方法以及实际意义。
4、对于AM调制有了更深入的理解，直观感受到了调制对于一个信号的实际影响。

二、LNA-TQP3M9009相关推荐

【深度学习】sigmoid - 二次代价函数 - 交叉熵 - logistic回归 - softmax
1. sigmoid函数:σ(z) = 1/(1+e^(-z)) sigmoid函数有个性质:σ'(z) =σ(z) * ( 1 - σ(z) ) sigmoid函数一般是作为每层的激活函数,而下边的 ...
系统学习深度学习（二十七）--CTC
论文: Connectionist Temporal Classification: Labelling Unsegmented Sequence Data with Recurrent Neur ...
Lora1278驱动V4.4.2讲解二：驱动多个SX1278芯片
最近有个项目,要做微型网关,对于尺寸.体积.功耗.成本以及开发周期有要求,方案基于以前的Lora网关为基础进行快速研发,里面唯一的难点就是用一个MCU驱动多个SX1278,通过对比SX1278的sx1 ...
AI算法工程师 | 04人工智能基础-高等数学知识强化（二）一元函数微分学
文章目录数学知识之一元函数微分学一.导数的概念二.导数的几何意义与物理意义三.求导公式四.导数的用途五.高阶导数六.一元函数微分学的几何应用导数与函数单调性的关系极值定理导数与 ...
马后炮之12306抢票工具（二） -- 联系人获取车次
续马后炮之12306抢票工具(一) -- 登录今天完成模块: 添加常用联系人获取车站列表获取车次信息获取常用联系人已经在马后炮之12306抢票工具(一) -- 登录中介绍,不在重复遇到问题: ...
LNA设计学习心得记录----MOS管的选取
本文参考相关书籍,仅供学习LNA的过程记录. 在设计LNA之前,要选取合适的MOS管,要对MOS管进行分析在确定工艺之后,主要仿真两个方面,一个是Vgs对于NFmin,Gmax,二是栅宽对NFmin ...
理解微波射频中的特性阻抗、VSWR 和反射系数（二）
在之前文章中,我们对特性阻抗进行了介绍,简单明了地介绍了为什么目前统一使用50/75欧姆特性阻抗,并利用实验案例测试特性阻抗.我们将在今天的文章中对与特性阻抗密切相关的VSWR,反射系数等概念做进一步 ...
理解特性阻抗、VSWR 和反射系数（二）
导言: 在上一篇文章中,我们对特性阻抗进行了介绍,简单明了地介绍了为什么目前统一使用50/75欧姆特性阻抗,并利用实验案例测试特性阻抗.我们将在今天的文章中对与特性阻抗密切相关的VSWR,反射系数等概 ...
低噪声放大器（LNA）的全球与中国市场2022-2028年：技术、参与者、趋势、市场规模及占有率研究报告
报告页数: 150 图表数: 100 报告价格:¥16800 本文研究全球与中国市场低噪声放大器(LNA)的发展现状及未来发展趋势,分别从生产和消费的角度分析低噪声放大器(LNA)的主要生产地区.主要 ...