本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 ! ?" C/ o. y) [
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ACLR肯定是受输出功率影响啊1 R& g9 ?# N/ c. t5 J9 r( ^' W7 L: X
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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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" J* S8 P G5 g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 1 @* S' H+ Y7 w- e3 y8 b
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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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' b( v" F- c0 F8 Y* Z- O3 x2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 ( k* t% g0 e: P# Q8 U
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% a: k! i o; p0 W2 f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
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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)- x8 K. Y% n; h) ?# X$ u
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而WCDMA的方块图如下
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/ N$ i( g/ U: _' m" @0 F# VPA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 : 6 z* \. y: O" {$ |$ [
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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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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，
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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。
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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。 1 i! S; G, W) f+ R
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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。2 b0 @$ [+ a) _9 @( r. S- e
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 5 I; A+ u- d+ t- ^, x1 ]# s' K
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这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，
* k2 t+ a8 N2 j. @5 Y8 R. Y 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)。: w: k0 x; Q, n$ {- f8 Z/ _& ^
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， # [& o! J! t9 e& q
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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 : / \8 I: r0 p! d- [
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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 :
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! U9 B: t6 E5 |7 j& u, P! _; ]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 5 F+ e" c7 H! z
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6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差
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4 }. z% `2 h1 |1 s4 ?3 U% V1 n6 C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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: b" S4 r0 I$ E8 o而当电压极低时，其Cgd会变大。 & ?) }, j2 L0 D p% ^
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，# |& A; @+ H+ U9 ^; j, I$ k
因此部分输入讯号，
$ h ] {8 I6 S8 P+ E. _$ F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 H* }/ c9 r$ p- |4 |8 g简单讲 低压会让PA线性度变差: @1 p+ c. p. L
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
0 y- W Q: I. _# c4 _* o那么ACLR就会差, e1 U; |7 J' o+ X0 N* n0 A
当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要$ Y8 E7 ]. c5 \' I- \
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差
2 K# \7 x2 |) J* C& M0 `/ l那PA输出端的ACLR 只会更差+ r% E. b' h4 k% }
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3 [( a7 T+ }& v u1 T7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度 V8 @7 i, \# R6 s( `
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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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因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下: R u$ e/ t1 W* f) N, V. E, R4 p& x
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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 : ) Z" {; `' S3 p0 w0 m5 B1 z8 b; {0 o
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由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧
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# Y$ q# N* J. [2 M$ U; H* v7 M6 ]4 D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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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 : & q& E4 L: X! F8 s7 Q; b
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我们作以下6个实验 ) x+ O" \" p. }1 O( w
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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 W/ q A. I# a5 `+ i7 s2 F, 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( u( k* P. c# e M6 b/ t( A6 J
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7 q k% I& N+ D3 H! Z2 X" M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 & A. k, w. y8 a" g" n
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q# S- W/ o- }: ^# ?+ @* p
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o$ }, x" }) M# ]7 E1 e$ n) ^因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向 q! }1 r {4 y
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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3 Y, f- C7 n# p% e* s& G7 h+ [* i9 W! | m2 P ?$ t
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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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