本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 * f# P* J( U6 J4 \
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ACLR肯定是受输出功率影响啊3 T! A& ^, G7 C- _2 s9 j% |+ Q! ]
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1. 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 :
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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
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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
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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3 u7 V8 F) J6 p) U) g" H2 I8 n
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. v4 E* e) O. G+ N* r2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 - \3 Q. j( v( u5 \" l
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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 5 i% s s3 Y. O) ]
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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)+ I8 u" C* |& j" a
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而WCDMA的方块图如下 * K( v0 n( W1 j# q$ L0 d7 `6 d
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PA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 : 9 G/ \/ ` ^. ]
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/ `8 |7 N7 }) S1 y0 i/ G; r* A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/ h: t! W* o1 M# p6 l A2 W
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7 k# S+ U3 R: t0 W5 m- O: q% y% k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，( n5 a: U& |6 y, {% d v6 W! U
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$ s8 U) j$ ]3 r% `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)
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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。 : p& I6 d& }) _% [
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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。
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* [# ^; Q$ ?/ v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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2 ~. Z' s6 b# _0 {* Q8 p而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好 , D) @* i6 X% u8 I
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* p- u9 C) |1 e% u' b% ]6 ~/ n% N当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。1 }7 e0 L4 W5 G4 f% {/ T
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。
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这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，
" t8 y( u: q' {6 k9 ^ 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)。
) I) J) T: H; t 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， 8 F/ v$ ?' A& h: O# Z) s2 y
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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 :
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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 : + l9 X2 B0 y4 f7 K! e3 O; N
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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
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; s" U. y% n' h* H' q4 g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 : j* r! N1 {* U) p) Y: I
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4 ]% k2 [5 B2 y( d' P7 E8 x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，) M! n5 j& ~0 m% C# @" m% Q
因此部分输入讯号，
2 L$ y) {4 z) q% l, b5 L: p7 d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( b$ y' a- O% ^6 ^9 \
简单讲 低压会让PA线性度变差! D0 n3 n0 @0 t* m$ x0 [, D& b
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& b7 m' E( ~! F
那么ACLR就会差
, F- i" ~: {: G+ p! c5 r当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要
- N. ~# S+ ~0 c- c6 f' F否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差
. K" w5 J1 B$ V+ L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
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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)
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. G1 N6 |* c( r+ E. C* w
& b8 B% {+ U1 N# u6 @因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下. a# D6 B1 Q. T: O
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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 : ' Q+ y& K2 f' Z5 R2 f; _& Y
6 B# r& Z/ ^! D3 e# \1 B
" y$ u- u" n9 N- }. M J$ P由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 & `0 W% C m: l5 K5 ~: K# x
. ^" i4 V, t( C9 c
$ J* n- ^6 Z1 D, O: u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 9 Y3 O# F0 H4 ^: j' S: u
+ I. h; N. Y; x8 y! [: A
" Z% c5 Z& Q; Y( Z4 N' u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 : - j3 u% r) L4 f7 h0 R9 Q9 G
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我们作以下6个实验 4 I0 U& y. [" W' Q
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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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9. 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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' ^9 {3 a7 @' k0 I7 G W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 7 F+ Q# Z, s5 q! U" v$ B& h
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因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向 % O3 V# \' P2 @" {3 j3 k9 I9 d4 R* h
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 . _2 t3 I6 C+ |9 W% @
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发表于 2015-1-28 15:34
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发表于 2015-3-8 16:32
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