本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 " } w g8 j2 l# }
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ACLR肯定是受输出功率影响啊
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0 [5 A/ k i1 G3 O7 f1. 当你输出功率太大 会使PA操作在饱和区 产生非线性效应7 N; ]8 T9 G! W% P8 V( {
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8 Q. C: O# _! t2 Y' }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0 r; j0 O W |7 ~; p5 \! N; V
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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 : y& C) X7 `* P* Y
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0 c# Y8 L1 C2 L6 u# P$ |& {: i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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2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图
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( }+ {, G$ E/ ^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 ' t8 Z/ X% A- |- _) W
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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)0 T6 l6 g8 N5 M- M! U7 ?+ R
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而WCDMA的方块图如下 9 Y9 B% r4 N0 Q9 ?
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" g% g0 U0 W S/ V- j( j L; _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 :
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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' r& B+ \' \9 ]( ~
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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。 - P, G5 @# j# @, N2 g$ |1 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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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 5 ?5 u/ G3 Q6 O7 y0 X# C! d
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' g! }. | t( r$ L7 K当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。
0 r5 c3 C! E0 L 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，
. s9 R0 E! R* a% ^4 I7 r8 s; o 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)。+ N( A4 Z8 ~7 T. j. j* ]
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，
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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 : 4 v+ S7 g& [: l
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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 ' ]2 T5 y2 h8 |) ^" o+ w; L1 P
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' p$ Z$ ?0 j1 I" n% s {5 k4 U& 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 : " U* P% a: r+ f1 X6 R& w# T
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而当电压极低时，其Cgd会变大。 : q: u! @6 u. W3 \2 M7 w
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，
, c4 w3 ]0 g. h- W因此部分输入讯号，% H# V0 z$ R8 k o2 b, L) [+ 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
7 P$ l% q' ~6 V2 I. @4 `简单讲 低压会让PA线性度变差
1 Q0 Q( P& S1 _8 `* E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" j& H, A4 m/ r% H$ Q
那么ACLR就会差
% s, ], ^$ [, A, u9 E- b3 U3 q当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要5 U, c4 e! b6 W. ]
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差
: A8 J. Z# Z2 M: \ N, e* ~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 . c( K) b0 d( U y/ E9 J
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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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+ P6 N, J7 ~7 ~: H9 P: S因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下& r, P* s6 S( N+ f* D/ ^: g2 K
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6 L' N+ n& l! y. E; H& c( `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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由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 : b4 \3 ~% J! c
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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 0 O5 O2 z# i1 [5 ?
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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 : + w4 f' \5 K0 [0 S T/ a2 o
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我们作以下6个实验 / @& o/ b! y; m/ \& R
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7 I8 g; R( a+ `8 ^7 E) G G1 x( [; m3 _& B7 H6 ~' 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 % ^( J+ y. y/ Q4 N" \4 Y
# C+ s) p4 w; ?0 n7 U, g$ e+ ^) A6 P& O8 ^; L; e
- R8 d7 M. y* O$ y: p, Y- Q0 d2 h2 @, ]/ V( |
5 Q7 J; T }7 |- R6 ^9 V
- G. D5 {. `6 n' [! D; q g
( d% j4 ?- o8 O- ?) i$ L3 G, h& d/ |) E5 n$ U) g
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3 @2 q; i- z: B5 R% m
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9 @( [. u) U0 I3 m$ g2 ~; L( W F* \2 N$ w' z, k- H
# p( Y8 V2 ~1 Q1 U* M V* [: f9 ^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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: D" }, Q+ w2 X& e( L% S7 h P& [
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' S" S: g! f) e- w/ ]# l2 p6 r1 f- P2 N, f9 L) g
0 l, k0 `8 t4 D* O, u
因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向
9 \: N4 R% T( G2 _. {& 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 9 [! u! \+ a, H7 H( P6 d9 _2 V
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; y3 j5 ^ f" L- h; S; ~/ V- d
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发表于 2015-1-28 15:34
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发表于 2015-3-8 16:32
楼主
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