本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 0 h6 G" H" y4 i
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ACLR肯定是受输出功率影响啊( l+ z; F+ @. u' ?
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/ b% R( g9 E) D3 {/ a* s* k1. 当你输出功率太大 会使PA操作在饱和区 产生非线性效应
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而非线性效应，会衍生许多噪声，例如 DCOffset，谐波，以及IMD(InterModulation)，如下图 :. K* p; E( r* U: ^
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而三阶的IMD，即IMD3，其带宽会是讯号的三倍 因此会使两旁频谱上涨$ T/ J V, a. `
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而IMD3 又牵扯到IIP3 IIP3越大 其产生的IMD3就越小 所以简单讲 ACLR就是TX电路IMD3的产物 测ACLR 等于是在测你TX电路端的IIP3 ' K2 B" I/ O2 E9 N) F, d
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由上式可知 如果输入功率小 使PA操作在线性区 或是这颗PA的IIP3够大 那么ACLR就可以压低
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3 x5 M( |- ~! c& Z/ p2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 1 J; \2 D- Y, c; n
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由上图可知 ACLR跟耗电流是Trade-off 这是因为PA的线性度与效率 是反比的 你ACLR要低 那就是IIP3要高 线性度要好 因此效率就低 耗电流就大 反之 你要耗电流小 那就是牺牲线性度 ACLR就会差 所以一般而言 调PA的Load-pull时 多半就是调到最常用的50奥姆 以兼顾ACLR跟耗电流 - ~+ J% @! k) L3 Y
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3. WCDMA的TX是BPSK调变 非恒包络 因此其PA须靠Back-off 来维持线性度 当然 Back-off越多 线性度越好(但耗电流也越大)
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而WCDMA的方块图如下
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0 D8 O: p, c5 M; Y! x3 `/ o9 cPA输出端的Loss 例如ASM,Duplexer, Matching, 走线的InsertionLoss 统称为PostLoss 如果你要达成TargetPower(例如23.5dBm) 一旦PostLoss越大 意味着你PA的输出功率就越大 如下式跟下图 : % r7 ?) @: E1 T5 ^5 U6 F& f
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如果PA输出功率打越大 那就是Back-off越少 越接近饱和点 当然其线性度也越差 其ACLR会跟着劣化
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' L4 w( P" }- o由上图可知 PA的input 同时也是DA(Driver Amplifier)的Load-pull 如果PAinput的阻抗 离50奥姆太远 亦即此时DA的线性度不够好 ACLR就差 加上PA是最大的非线性贡献者 如果PAinput的ACLR已经很差 那么PA out的ACLR 只会更差 一般而言 一线品牌大厂，其PA输出端 正负5MHz的ACLR， 都要求至少-40 dBc，' Z+ Y; @9 I% _
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5 w4 B" R6 t- R& n8 S亦即表示PAinput的ACLR 至少要小于-50 dBc (由于DA的输出功率 远小于PA输出功率 因此ACLR也会来得较低 再次证明ACLR与输出功率有关) * V( b* ]2 P) ]; b- _" {
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5. LO Leakage跟DA产生的2倍谐波，有可能会在PA内部，产生IMD3 进而使ACLR劣化。
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所以若在PA前端，先用SAW Filter把2倍谐波砍掉， 可降低其IMD3 进一步改善ACLR。 8 a; Z1 l3 s( d2 X, }9 V2 X
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而若滤波器的陡峭度越好，则越能抑制带外噪声， 因此理论上，使用BAW的ACLR，会比使用SAW来得好。
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而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好
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当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。
- ?, i5 ~/ E' }+ V& G& F2 [% \& l 而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 ; x0 k$ ], `$ q) e. w
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7 A t5 J, Y. {, z; ~这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，2 c/ L+ j0 s. V6 i. ?
PA前端的SAW Filter，之所以能改善ACLR， 主要原因是抑制Transceiver所产生的Outband Noise(包含谐波)。
4 Z( b' T+ T! L( o$ H 换言之，倘若Transceiver的线性度够好，所产生的Outband Noise很小， 其实PA前端是可以不用加SAW Filter的， 4 ^4 W* l* Z2 }9 U0 E7 `! E. w
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但要注意 虽然PA前端的SAW Filter可抑制带外噪声，改善ACLR， 但若其PA输入端SAW Filter的Insertion Loss过大 意味着DA需打出更大的输出功率 以符合PA的输入范围 (若低于下限 则无法驱动PA) 如下式 : 7 C0 q) f' C- Z: N
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而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 : 7 n+ r) |1 C2 J8 |4 u0 ?4 F4 T
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若DA输出功率大 使得PA输入端的ACLR差 那么PA输出的ACLR 肯定只会更差 当然 若用FBAR 既可抑制带外噪声 Insertion Loss又小 是个风险低的方案 但成本不低
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6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差 ) I6 C2 F" H. P9 `+ P' p! z3 @
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这是因为 放大器在闸极与汲极之间，会存在一个既有的寄生电容，又称为米勒电容， 即Cgd, 如下图 :
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. y5 z6 b* r9 N( }3 P而当电压极低时，其Cgd会变大。
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，
0 @0 W/ ?' i, M4 k# r" k. D因此部分输入讯号，
$ h9 S3 S: S2 k会直接透过Cgd，由闸极穿透到汲极，即上图中的Feedthrough现象，导致输出讯号有严重的失真3 F" e1 z9 x. _( d! I' r
简单讲 低压会让PA线性度变差
. j, Y# U, o- w2 x" d; i: P' y因此若Vcc走线太长或太细 会有IR Drop 使得真正灌入PA的Vcc变小
8 I3 c6 `0 ?2 C2 ]. y那么ACLR就会差
0 ^$ i( K! \) C7 W当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要4 p& A9 R0 E9 Z) g2 o/ h+ T
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差
9 L/ D( \' o' g那PA输出端的ACLR 只会更差
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7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度 7 r& t& P, M+ X* {- V/ [) u
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而由下图可知 做完预失真后 其ACLR明显改善许多 (因为提升了PA的线性度)3 k" s( Y7 @" J& _
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因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下
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8. 一般而言 PA电源 是来自DC-DC Converter 其功率电感与Decoupling电容关系如下 : 6 n' Q6 [" }0 l7 O" Y, {
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$ n( H% R: v# R' M由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 : B& Z& E c8 }, i% s8 B v( |
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虽然IMD2的频率点 只会落在主频左右两旁1MHz之处 理论上不会影响正负5MHz的ACLR 但因为一般而言 DC-DC Converter的Switching Noise 其带宽都很宽 大概10MHz 因此上述IMD2的带宽 分别为5MHz与15MHz (WCDMA主频频宽为5 MHz) 换言之 上述的IMD2 是很宽带的Noise 故会影响左右两旁正负5MHz的ACLR
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2 O6 G7 e5 N3 C/ A* T9 Y因此 如果能有效抑制DC-DC Converter的Switching Noise 便可抑制其IMD2,进一步改善ACLR 故可利用磁珠或电感 来抑制DC-DC Converter的Switching Noise 如下图 : . m* K' N, b; u0 {( m
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0 z1 b' ?1 E' r* L4 O+ U我们作以下6个实验 & @9 M% f" ?# R# G" H- X/ [
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就假设DC-DCSwitching Noise为1MHz 我们可以看到 在Case2, Case3, Case4 其1MHz的InsertionLoss都变大 这表示在DC-DC与PA的稳压电容之间 插入电感或磁珠 对于Switching Noise 确实有抑制作用 而由下图可知 其WCDMA的ACLR 也跟着改善 由于Case3的InsertionLoss最大 因此Case 3的ACLR也确实改善最大
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# e2 H" g. m3 Y3 [) {6 N9. 承第8点 DC-DCConverter的稳压电容 与PA的稳压电容 绝不可共地 因为该共地 对DC-DC Switching Noise而言 是低阻抗路径 若共地 则DC-DC Switching Noise 会避开磁珠或电感 直接灌入PA 产生IMD2 导致ACLR劣化 换言之 共地会使第8点的磁珠或电感 完全无抑制作用
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而功率电感, 磁珠或电感的内阻 也不宜过大 否则会产生IR Drop 使PA线性度下降 ACLR劣化
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因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向 # h5 I- ~& X5 F1 U9 A% u
1. PA输出功率 2. PA Load-pull 3. PA Post Loss 4. PA的输入阻抗 5. PA输入端的SAW Filter 6. Vcc的IR Drop 7. 校正 8. DC-DC converter Switching Noise
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发表于 2015-1-28 15:34
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