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，有上全部零件 :
一块裸版，完全都没上零件 :
匹配前注意事项—铜管
可能很多人忽略这点，但其实这才是最重要的，因为你在调匹配过程中， 会量S11(阻抗)，跟S21(Loss)。如果铜管这边，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，你所有的匹配调试工作，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。如果铜管过长，便无法完全校掉，如下图：
由上图可知，若铜管过长，即便你做完Port Extension，其阻抗并非完美的一点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， 其实是包含了铜管的。也就是说，此时你量到的PCB阻抗，是不准的，是有误差的。你若根据这不准的阻抗去做匹配，那么你调出来的匹配，永远不达不到最佳！
而且，不管是PCB走线，还是铜管，都一样，只要长度一长，其50奥姆就会偏掉，那就会导致Mismatch Loss。换言之，当你实际去量PCB的 Insertion Loss时，因为包含了铜管本身的Mismatch Loss，以至于你量出来的Insertion Loss，会比PCB实际的Insertion Loss还大。
因此时常有人误解，单纯量Insertion Loss，因为不看阻抗，所以不需要校正。
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，不管是S11，还是S21，Open/Short/Load校正跟Port Extension就是要做，而且铜管长度不宜过长，最好买专用调试铜管，这点很多手机射频工程师都深有体会。
2. 铜管要弯折后，再做Port Extension。
因为实际上，你在做匹配时，铜管可能会弯折。
如果你还没弯折时，就先做Port Extension，即便此时你的阻抗是完美的一点Open，如下左图；但是当你把铜管弯折后，其阻抗会偏，亦即此时阻抗并非完美的一点Open，如下右图。
如果你一开始就未把铜管给校掉，亦即你量到的PCB阻抗，是不准的，是有误差的。你若根据不准的阻抗去做匹配，你调出来的匹配，永远不会好。
所以应该是，先在裸版上，把铜管弯折到你方便焊接的角度后，再去做Port Extension，直到其阻抗是完美的一点Open，如下图 :
此时才可以开始去做匹配的工作。当然，一旦你作完Port Extension之后， 你这铜管，就不能再弯折。
简单讲，作匹配时，你铜管的长度跟弯折，都必须与作Port Extension时完全一样，否则后面的匹配工作，都是白费工。
3. 接地一定要足够。
有些焊盘在板边，如下图，铜管这样焊其实不对，但很多时候因为没有足够的接地面积，如下左图所示；正确的做法应该如下右图所示 ：
所以为啥前面说，实际上在量测PCB参数时，铜管有可能会弯折，原因之一就是，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，要尽可能大，还有一点，就是接地的位置，要离焊盘越近越好。所以用下图为例，你接地之处，应该是黄圈，而不是红圈，因为黄圈离焊盘较近。
那么有人也许会问，如果我再黄圈处的地，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，那么到底要选哪一个作为接地呢？
正确答案是，你两个都选。
不管怎样，接地之处，一定要极接近焊盘。所以在焊盘附近，先找个可以接地的地方，是当务之急，尽管这个接地面积比较小。所以像黄圈，不管地多小，你就是要焊锡。
但是如果觉得黄圈的地面积不够大的话，那就是再找个可以有足够接地的地方，再作补强，也就是红圈处。
否则，不管是地不够大，或是地离焊盘太远，都会使量出来的Loss过大。
实际操作中，如果遇到讯号附近的接地实在不好焊锡的话，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很多手机射频工程师用的，不过后面由于大部分射频物料封装是0201，物料变小了，就不好用“镊子”操作了。
也许有人会问，这看到的阻抗不准吧？
肯定的啊，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。当然，简单点用Smith 相关阻抗分析工具也是可以大概预知Smith Chart的趋势轨迹的，如下图所示：
如果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。如果在你预期之外，那你就不要浪费时间去焊接了，赶快换值再作观察，方为上策。
那么为啥要塑料镊子?
因为金属会影响阻抗，如果你用金属镊子，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)，而并非只有电容。再次强调，根据不准的资料去做分析，后续所做的分析工作，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，大概如下图:
① Step1，拿有上件的PCB，如果是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。否则如下图，你今天串一个1nH电感，并5pF电容，其Insertion Loss高达3.7dBm，这样的话，不管你阻抗多接近50奥姆，这组Matching都不能用，说白了就是匹配插损大！
大家都知道，因为GPS讯号太微弱，所以对于Loss要非常计较，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！！！而且这是在LNA输入端，亦即你光这组Matching，就会让你的灵敏度，劣化3.7dBm，那你后面不管怎么调CNR跟灵敏度，都不会好。
当然，如果要串联电感，记得要选高Q值的，因为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，如果是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。
当然，还是一样，Matching2调到50奥姆后，要再用裸版验证其Insertion Loss。
也许有人会问，我怕可以调Matching1吗?
答案是最好不要，因为Matching1也会影响到WiFi，所以一旦Matching1调到50奥姆，其Insertion Loss也很小，就确定下来，后面最好就不要再去更动。
③ Step3，拿有上件的PCB，如果是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，可能是非50奥姆。其实很多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，因为Mismatch Loss，连带Insertion Loss一定会变大，你刚说一组Matching的Loss如果偏大，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，我们用下图解释：
因为网分是50奥姆系统，所以当你Matching3偏离了50奥姆，量出来的Insertion Loss当然会偏大(Mismatch Loss的贡献)，例如1dBm。但是LNA是非50奥姆系统，故此时Matching3对LNA来讲，其Loss就不一定是1dBm，也许会比较小。
但还是要谨记刚所提及的原则，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。你觉得有可能，对非50奥姆的LNA来讲，其Loss就缩减为0.3dBm吗??
当然不会啊，针对Matching3，即便50奥姆系统网分量到的Loss，跟非50奥姆系统LNA看到的Loss不同，但Loss越小越好，都是不变的原则。尤其是 (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？
因为Matching3离LNA最近，所以影响LNA最大。因此，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，这样就可以了。
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之前，是最关键的，所以基本上而言，Matching1到Matching3作完就差不多了，Matching4跟Matching5，不是那么重要。我们以Noise Figure公式说明，如下式：
由上式可知，LNA输入端的Loss，也就是F1，是最关键的。因此摆放eLNA时，肯定是离GPS天线越近越好，以减小F1，如下图：
因为为了避免干扰，GPS天线会远离主天线，而主天线又会靠近接收机，再加上我们把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，其实对于整体灵敏度，并无啥太大影响。
即便Matching4跟Matching5不调，以至于阻抗会有Mismatch Loss，连带使得Insertion Loss变大，但因为已经在eLNA后面，所以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， 又何须太担心Matching4跟Matching5呢?
所以，坦白讲，Matching4跟Matching5，是锦上添花，好上加好，通常是你想让灵敏度再更好，才去调。如果做完Matching1到Matching3，其灵敏度你可以接受，那当然Matching4跟Matching5就不用调。反之，如果你调完Matching1到Matching3，灵敏度还是很烂，那Matching4跟Matching5，也是救不了你，那就更不用调。
所以，其实到Step3就可以结束，不过若你想进一步提升灵敏度，那当然可以再调Matching4跟Matching5。
④ Step4，拿有上件的PCB，如果是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。
当然，还是一样 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，其接收机可以开启，拿有上件的PCB，如果是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。然后用软件方式让接收机开启，Port1接Connector，调Matching5。
注意~!! 同Matching3一般，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。
当然，还是一样，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，以一般的50奥姆匹配为例，如下图：
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，做一个阻抗转换的动作，这便是所谓的阻抗匹配。所以，Matching只是桥梁，你还必须要有Source端跟负载端，网分的Port1，就是Source端，网分的Port2，就是负载端。因此Port1跟Port2都要接，即便你只量S11，因为Source端跟负载端，缺一不可。
但在Step5中，接收机已经是负载端了，既然如此，当然就不需要接Port2。就算你要接，请问你要接到哪？？接到基频芯片的输入端吗？
当然不可能啊。
调Matching5的时候吗，接收机一定要开启吗？
答案是肯定的！
因为接收机是负载端。如果你接收机不开启，那等同于你的负载阻抗是无限大，如下图:
最后一个问题，如果你负载阻抗是无限大，表示不管你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？？
所以接收机，当然要开启！
