哈喽大家好我是謓泽。今天带大家从零开始啃一下 LNA 芯片测试这块硬骨头。很多刚接触射频的小伙伴一听到 S 参数、噪声系数、SOLT 校准这些名词就头大别慌这篇文章我用大白话给你讲明白保证看完就能懂个七七八八。 核心概念LNA 到底是个啥1. LNA 是什么LNA Low Noise Amplifier 低噪声放大器说人话就是天线接收到的信号特别特别弱弱到后面的电路根本听不见LNA 就是专门负责把这个微弱信号放大的第一站放大器。而且它有个核心要求——放大的时候自己产生的噪声要尽量小。不然信号没放大多少噪声先炸了那还不如不放大。举个栗子你在嘈杂的教室里想听清同桌小声说话你得把耳朵凑过去低噪声同时还得让他大点声放大。LNA 干的就是这事——既要放大又不能添乱。2. LNA 测试的四大金刚测一颗 LNA 芯片好不好主要看四个指标一个都不能少✅ 第一项S 参数散射参数S 参数就是用来看信号进不进得去、出不出得来、放大了多少的一套参数。最核心的是这俩S21正向传输增益信号从输入端进去输出端出来放大了多少倍。单位是 dB。典型值15~25dB越大说明放大能力越强S11输入回波损耗信号打到输入端有多少被弹回来了。典型值≤ -10dB越小越负说明匹配越好信号越容易进去S22输出回波损耗同理输出端的匹配情况典型值≤ -10dB大白话总结S21 看放大能力S11/S22 看门好不好进。✅ 第二项噪声系数 NFNF Noise Figure 噪声系数这个指标衡量的是LNA 自己给信号添了多少噪声。单位dB典型值0.8~3dB越小越好0.8dB 就是顶级水平了理解记忆NF 越低说明放大器越干净放大信号的时候不怎么夹带私货噪声。✅ 第三项稳定性这个很关键放大器搞不好会自己振荡起来就是自己跟自己嗨了输入啥都不管用了。衡量指标Mu 因子μ因子判断标准Mu 1 就稳定不会自激要是 Mu 1恭喜你这颗芯片可能随时炸机通俗点说稳定性就是保证放大器老老实实干活不会自己抽风乱叫。✅ 第四项功耗就是芯片工作的时候耗多少电用直流电源看电流就能算。典型值几 mW 到几十 mW 不等-Power consumption and performance are often a trade-off, where higher gain typically leads to greater power consumption.大⚙️ SOLT 校准为什么测之前必须校准1. 不校准会怎么样这里有句大实话必须先说不校准测出来的不是芯片性能是芯片 线缆 接头的总响应数据是错的。什么意思呢你用矢网矢量网络分析仪测芯片中间要接电缆、接头、测试夹具对吧这些东西本身也会衰减信号、产生反射。你不把它们的影响去掉测出来的结果就掺水了。2. SOLT 校准是什么SOLT 就是四种校准件的首字母缩写S Short短路件O Open开路件L Load负载件通常是 50Ω 匹配负载T Thru直通件3. 校准的逻辑校准的思路其实特别朴素我先拿已知特性的标准件Short/Open/Load/Thru挨个接上去测一遍矢网知道标准件应该是什么样对比测出来的结果就能算出线缆和夹具本身带来了多少误差后面测芯片的时候把这部分误差扣掉就得到芯片真实的性能了类比一下就像你称体重先去皮校准再站上去称得到的才是你的净重。不校准就等于穿着衣服鞋子直接称不准。 .s2p 文件是什么1. 基本概念.s2p 是射频行业通用的一种Touchstone 格式文件说白了就是存 S 参数数据的文本文件。2 代表二端口网络LNA 就是输入输出两个端口里面就是一张表格频率点 对应的 S11/S21/S12/S22 数值可以用记事本打开也可以用 Python、ADS、MATLAB 各种工具读2. 里面长啥样大概长这样简化版# Hz S dB R 50 ! 频率 S11(dB) S11(deg) S21(dB) S21(deg) ... 1000000000 -15.2 85.3 20.1 -12.5 ... 2000000000 -16.8 92.1 19.8 -25.7 ... 3000000000 -14.5 101.2 19.5 -38.3 ...每一行就是一个频率点上的所有 S 参数数据。 S 参数曲线怎么看光有数据不行得画成图才直观。通常我们画的是频率-增益曲线看图要点S21 曲线看整体有多高增益大不大、平不平带内波动、最高点最低点在哪S11/S22 曲线看是不是都在 -10dB 以下越低越好横轴是频率纵轴是 dB 值面试/写报告常用的说法“该 LNA 在 X~Y GHz 频段内增益大于 20dB带内波动小于 1dB输入回波损耗优于 -12dB”。 练习题解答题目1测LNA的S参数用哪台仪器NF用什么答S 参数 →矢量网络分析仪VNA矢网噪声系数 NF →噪声系数分析仪或者用矢网 噪声源也能测题目2为什么要做SOLT校准不校准测出来的是什么答为什么校准消除测试线缆、接头、夹具本身带来的误差保证测出来的是芯片真实的性The consequence of not calibrating is that what you measure is thetotal responseof “chip cable connector fixture”, and the data is inaccurate and has no reference value.参考价值题目3S2118dBS11-13dBNF2.1dB → 评价这颗LNA答我们一项一项来看指标数值评价S21 增益18dB中等偏上放大能力不错属于主流水平S11 回损-13dB良好优于 -10dB 的常规门槛输入匹配没问题NF 噪声系数2.1dB中等水平不算顶尖顶尖能到 0.8dB但够用综合评价中等偏上的一颗 LNA增益和匹配都OK噪声系数中规中矩一般应用场景完全够用但对超低噪声要求的场景比如高端接收机就差点意思了。 总结一下今天这篇我们从零捋了一遍 LNA 测试的基础LNA 就是低噪声放大器射频接收链路的第一站既要放大信号又不能添太多噪声四项核心指标S参数看增益和匹配、NF看噪声大小、稳定性看会不会自激、功耗看费不费电SOLT 校准是测试前必须做的去皮操作Short/Open/Load/Thru 四个标准件走一遍把线缆误差扣掉.s2p 文件就是存 S 参数数据的标准格式后面用 Python 读它画图就行射频这东西入门确实有点抽象概念多、术语多但慢慢来一个一个啃啃透一个是一个。下一篇我们直接上代码手把手教你用 Python 读 .s2p 文件画 S 参数曲线记得关注不迷路
