LC谐振滤波在LoRa射频电路中的应用

一、LC谐振频率计算以及仿真

LC谐振频率计算公式：
  ①在LoRa射频电路中，LC谐振电路常用来滤除二次和三次谐波，以下为LoRa射频参考电路：

  LoRa二次谐波主要靠红圈位置电容电感并联产生的谐振频率来滤除，9.5nH和3.0pF并联谐振频率计算：

  并联谐振电路以及S参数仿真图如下：

  并联谐振产生的插损（<-30dB）带宽在15M，带宽范围比较窄，在调试过程中，尽量让谐振频率落在LoRa频段（例如470M~510M）二次谐波开始位置，也就是470M二次谐波940M位置，如果谐振频率太靠前会导致510M二次谐波偏高，可能会通过后续滤波进行压制；太靠后会导致470M谐波偏高，而且该位置谐波突变比较大，基本没有有效的方法进行压制。
  ②通过左右两侧并联电容（C8,C9）来进一步提高对谐振频率右侧的压制，并减小LoRa频段（470MHz）的回波损耗，S参数仿真图如下：

  在实际调试中，增大两个并联电容会提高LoRa的发射功率，但同时也会恶化二次谐波，所以在调试过程中进行折中考虑，保证两者都符合测试标准。
  ③电感（L4）和电容（C7）并联构成一个低通滤波，来抑制高次谐波，S参数仿真图如下：

  应用到射频通路中的S参数仿真图如下：

  ④但是在实际调试过程中以上射频电路无法达到预期的调试结果，二次谐波还会有超标的情况，这就会在射频开关之后增加一级滤波来抑制二次谐波，但同时会增加射频通路的回波损耗，降低发射功率。
  以上只是理想状态下的仿真结果，仅做参考，下图为LR36实际调试后结果：

  上图可以看出LC谐振频率在940M左右，940M之前频率谐波变化较大，所以调试过程中需要注意谐振频率的选择。

二、开发总结

1、电感（L3）和电容并联产生谐振频率来压制二次谐波；
  2、调整并联电容（C7、C8、C9）来微调功率和谐波，根据实际测试，C8，C9对发射功率影响比较大；
  3、电感（L4）对高次谐波的抑制不明显，电容（C6）也会参与匹配加隔直作用，但增大或减小匹配效果也不明显，所以这个两个器件基本不会进行调试；
  4、如果谐振频率对二次谐波抑制较差，可尝试在射频开关之后增加一级滤波进一步抑制二次谐波；

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审核编辑 黄宇