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LC諧振濾波在LoRa射頻電路中的應用

硬件設計解析 ? 來源:愛搞研究的阿燦 ? 作者:愛搞研究的阿燦 ? 2023-04-03 17:11 ? 次閱讀
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一、LC諧振頻率計算以及仿真

LC諧振頻率計算公式:9068f6fe-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png
??①在LoRa射頻電路中,LC諧振電路常用來濾除二次和三次諧波,以下為LoRa射頻參考電路:

90834f36-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png


??LoRa二次諧波主要靠紅圈位置電容電感并聯(lián)產(chǎn)生的諧振頻率來濾除,9.5nH和3.0pF并聯(lián)諧振頻率計算:

90acafe8-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png


??并聯(lián)諧振電路以及S參數(shù)仿真圖如下:

90ee269e-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png


??并聯(lián)諧振產(chǎn)生的插損(<-30dB)帶寬在15M,帶寬范圍比較窄,在調(diào)試過程中,盡量讓諧振頻率落在LoRa頻段(例如470M~510M)二次諧波開始位置,也就是470M二次諧波940M位置,如果諧振頻率太靠前會導致510M二次諧波偏高,可能會通過后續(xù)濾波進行壓制;太靠后會導致470M諧波偏高,而且該位置諧波突變比較大,基本沒有有效的方法進行壓制。
??②通過左右兩側(cè)并聯(lián)電容(C8,C9)來進一步提高對諧振頻率右側(cè)的壓制,并減小LoRa頻段(470MHz)的回波損耗,S參數(shù)仿真圖如下:

9111bb5e-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png


??在實際調(diào)試中,增大兩個并聯(lián)電容會提高LoRa的發(fā)射功率,但同時也會惡化二次諧波,所以在調(diào)試過程中進行折中考慮,保證兩者都符合測試標準。
??③電感(L4)和電容(C7)并聯(lián)構成一個低通濾波,來抑制高次諧波,S參數(shù)仿真圖如下:

913624c6-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png


??應用到射頻通路中的S參數(shù)仿真圖如下:

9158a712-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png


??④但是在實際調(diào)試過程中以上射頻電路無法達到預期的調(diào)試結(jié)果,二次諧波還會有超標的情況,這就會在射頻開關之后增加一級濾波來抑制二次諧波,但同時會增加射頻通路的回波損耗,降低發(fā)射功率。
??以上只是理想狀態(tài)下的仿真結(jié)果,僅做參考,下圖為LR36實際調(diào)試后結(jié)果:

917bd26e-d1ff-11ed-a826-dac502259ad0.png


??上圖可以看出LC諧振頻率在940M左右,940M之前頻率諧波變化較大,所以調(diào)試過程中需要注意諧振頻率的選擇。

二、開發(fā)總結(jié)

1、電感(L3)和電容并聯(lián)產(chǎn)生諧振頻率來壓制二次諧波;
??2、調(diào)整并聯(lián)電容(C7、C8、C9)來微調(diào)功率和諧波,根據(jù)實際測試,C8,C9對發(fā)射功率影響比較大;
??3、電感(L4)對高次諧波的抑制不明顯,電容(C6)也會參與匹配加隔直作用,但增大或減小匹配效果也不明顯,所以這個兩個器件基本不會進行調(diào)試;
??4、如果諧振頻率對二次諧波抑制較差,可嘗試在射頻開關之后增加一級濾波進一步抑制二次諧波;

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HTML881字數(shù)18段落

審核編輯黃宇

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