5 mins to Know RF Front-end circuit

5 mins to Know RF Front-end circuit
今天來簡單介紹RF前端電路，這裡使用Wireless HDMI/MHL的電路，其RF的方塊圖(Function Block)，如下圖所示。

虛線之後屬於高頻收發機的積體電路，原始電路為2T2R，由於兩路的電路相同，所以只挑其中一路來介紹，可以看到這電路是2.4GHz與5GHz共用天線的設計，天線進來利用高速開關去分不同的高頻路徑，這樣的電路是比較好調整的，原因很簡單，他使用的是TX/RX分開的設計，TX與RX的性能不會交互影響，如果疊構設計不良，造成阻抗不匹配，也可以利用調整巴倫(Balun)的值去匹配IC阻抗，達到優化高頻性能。
NOTE:一開始接觸RF Front-end電路，如果不清楚各家IC內的PA及LNA的設計，請不要輕易調整Balun的值，很有可能永遠調不到好的匹配值，未來會專題來討論這個部分。

TX circuit
說明TX電路的元件分析，如下圖及說明所示。
1.低通濾波器(Low pass filter)，可以去濾除發射機升頻電路所產生的高頻諧波，可以觀察到2.4GHz與5GHz的低頻濾波器值都不一樣，實際可以使用網路分析儀去調整。
2.直流濾波器(DC Block)，這元件是使用電容，可以濾除高頻線路上的值流項，並完整的通過交流項(高頻項)，2.4GHz採用的值通常為10pF，5GHz在0402元件尺寸時通常值為5.6pF，0201時則會使用2.2pF。
3.低通濾波器(直流)，通常會採用繞線電感(耐高電流)或磁珠(Bead)並聯電容，其電容量一般為100nF，此元件可以濾除交流項(高頻項)，並通過直流項。
通常電感量會放置10nH，如果TX POWER不夠時，可以降低此電感值，增加流進IC內的放大器電流量，而增加TX POWER。
4.此元件為匹配IC阻抗，設計時靠近IC擺放，一般TX IC的實部阻抗都會落在10~20ohm，虛部阻抗約在j60~90歐姆(每家IC設計架構不同值也會不同)，利用這顆電容，去挑整巴倫(Balun)與IC的阻抗。(建議參照IC的參考設計)
5.此為Notch Filter(Band Stop Filter)，如果TX IC設計不良，會振出諧波，可以利用這濾波器，去抑制諧波雜訊。(此值關係到EMI測試)
6.巴倫電路(Balun)，此電路是將Single-end轉換成Different mode的電路，簡單來說就是將訊號轉成差分訊號，如果傳輸線長度不同時，會調成不對稱的值，一般請參考IC的參考設計來擺放元件。

RX circuit 接下來說明RX電路的元件分析，如下圖及說明所示。
1.PI型的匹配電路，用來匹配天線的阻抗，設計時擺放靠近天線端。
2.將控制開關電路的訊號之高頻諧波濾除。
3.分頻器Diplexer，利用高通及低通濾波器，將2.4GHz及5GHz的訊號，分成兩路到發射機，此設計也可以將不同的頻率在共用傳輸線到天線端輻射。
4.這顆電容是匹配巴倫(Balun)電路，可以將放大器(PA)調整到最佳負載區。