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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-29 14:34 编辑 $ G7 p4 s" \4 d, L( V. i
5 m* o4 [$ M2 R- V1. 当你输出功率太大 会使PA操作在饱和区 产生非线性效应 , h% \, F6 o7 e
. q* J+ m+ A( G2 B8 @1 f5 F3 C
( H; i6 C; l$ o Q7 v% V
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 : ' [ B' B1 [2 t
. X" K$ z9 W7 M( A
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
8 I' x! e2 p( k0 B5 A; L$ j# E3 A- z5 C. t7 P
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 $ {! L; o. g) z S( M2 x
( O, E# B5 e& z m3 U
: H3 m8 a w- r8 {5 z e% s; e6 J
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) ]1 w0 }9 j8 `" \
6 ~9 H+ q' V/ m* z) D, Q
* f1 O1 w6 l2 A0 B+ c6 q 2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图
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/ Q) F* u% d. W \! k
* B- t) T# N& Z2 F/ V7 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
- X0 ]+ v) d( Y) ~$ B
$ A- a& h9 y) {( U4 O" Z 3 \, J4 M( T) C- h4 T+ u) P
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) 6 R& |5 K8 k" v2 g4 u% ?
当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。/ `8 F. d0 y0 F- V& b `; F0 m- j+ G
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 , a, F* q) s( P/ q. f7 G: A% i8 H% @
3 D5 Y5 r: y9 c) y% h4 H4 L- O3 [
5 Q7 T" y+ f' L( h6 E* E2 ?# Z+ A7 i
这是为什么呢? 5 }2 M- V$ G0 C& f
其实由以上分析可以知道，PA前端的SAW Filter，之所以能改善ACLR，
; f, ^' c1 {: t$ }* D7 _$ { 主要原因是抑制Transceiver所产生的Outband Noise(包含谐波)。9 F7 t6 h. q4 F" `$ q4 J8 }5 }
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，
* U) p/ f7 ^* M( s& h0 S; W$ s
4 r: [+ j% N& }/ G- a: {
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 :
* @! I7 W- X& R3 w1 Y% D |4 y9 i8 X
: Z3 _8 L0 K5 r% U
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 : ( |/ t2 V1 T; K* o3 e5 Z
& l! [& ?7 x2 K. ^! s0 e
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
* N- z" y- Y4 U( c; w1 J3 F, u1 [6 p7 F! L% L
5 s! j1 |9 `8 T" I. r" |% ~
6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差 2 b; `- l5 Q& E, @# V
7 V1 x, B# g& r2 l
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 : 4 e& ?/ G$ l7 p8 P, p' ?
, B/ D, r7 I: L/ A; C1 d7 u r
6 @2 X. O9 H8 a0 k, M9 \
而当电压极低时，其Cgd会变大。 ) ^' q- k" J8 K
! k4 z5 ~, A6 t0 d/ E$ Q$ z
9 D2 a4 F L/ W( g6 n# t- \) T
上式是Cgd的容抗， 当Cgd变大时，则容抗会变小， 因此部分输入讯号，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 简单讲 低压会让PA线性度变差 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 那么ACLR就会差 当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要 否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差 那PA输出端的ACLR 只会更差
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( ^% j4 |7 O# x- H- P7 w) w
. R4 P; N( |- a3 K' d 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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0 N8 y# F% O9 H' N! T3 E% }, v
0 D- _# j- n s8 v- i1 h
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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$ S- O$ O: X/ G- Q$ l! R' \
因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下, Y8 P- V# O6 R4 v0 v( V: D+ V
: I/ I' e" |' E3 n. _
; T$ n$ z6 K$ ~ 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 :
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7 f# [3 S3 F6 m1 `( b
由于DC-DCConverter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧
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8 B1 p; }3 A/ e1 G7 ]8 J3 g
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 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 :
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3 F) y/ g" S5 W. k o/ `0 d) V8 `7 ]
我们作以下6个实验
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+ ?& n8 @' u2 K% y$ A, Z5 [
r8 H+ Y) p) q9 P
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 " o; \. a( i D4 n R6 d
" z+ [8 e! m+ l1 S; w
( z) d! u" m; c5 J
7 j- J, S9 ?" ]: I. N4 V% `+ u! K% T$ `
: m* w. x( v4 f6 N! J% y8 l, N5 A. I G* U
% l3 Q0 w% S! I5 F
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 5 q/ y9 N5 Q' B8 T3 X7 z1 a! _
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( n8 I# _6 M8 Z9 s
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% r# b3 V* }8 C" R a% O/ z; Y6 w3 `% E& W- H* S. H
' o# h# ` c& T+ J2 e- s 因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向 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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5 z9 _# L! m( \7 w5 Y* m5 N8 O# j2 a9 v! C
, K) n3 j. S1 h3 X! K$ q
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发表于 2015-3-8 16:55
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发表于 2016-3-31 11:39
