本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 0 D& P6 A) k {6 s7 o7 n& \; e& O
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ACLR肯定是受输出功率影响啊6 A% p. V" c6 k% ?
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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) @& m/ L) e" w2 U7 }% p1 a, \
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$ F% A: _" q1 [! b& }2 @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 :% e! p: ?6 C2 C' h8 i1 n" p
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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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9 W# h m7 H. h! K. ]" T ?6 X6 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" X6 z8 l5 m% t8 ?/ y
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2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图
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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 ! E8 R9 R' Z6 w0 b/ r: A/ s
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4 ~7 a |% I( ?3 D4 q, ~' g/ g3. 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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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 : # R1 p$ _! ?8 Q$ `
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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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4.
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1 u+ [; Q# d" ? g1 N6 ~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，" H; P! g9 u) M9 y9 X
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5 `0 \9 Q) d5 o- 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. c9 C+ r' Z2 n. i) |$ J
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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。
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; x- R+ S. m' _$ _% }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。 0 z' F0 i, R% U3 ~- d
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而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好 ) Q1 J) F5 _2 t* L5 b
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当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。# K( r; A1 [7 d
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，
' c! F8 t2 x0 C* 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)。+ M9 H7 @1 @) y
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 : 1 t" x* `" O% y. |3 Q/ j
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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 : ; V* x3 R+ m$ h
5 \- K0 Q$ }4 y/ u( ~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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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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# T- l p% Z8 ^5 h6 j' G而当电压极低时，其Cgd会变大。 7 D( @; o, K( N% r* q; v6 i0 S
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，$ p) N n& K R# R" U1 y. _
因此部分输入讯号，% b0 ^6 M' c$ _
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( w0 M+ J; ?, ]3 o, L
简单讲 低压会让PA线性度变差5 C7 g# V( h1 A2 W: Z
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 Y6 A* n; k) a3 v8 W
那么ACLR就会差" D9 f4 \( Y3 `; s6 r1 j! C, z1 J
当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要, P( w7 A+ L, h* q% w
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差
: Z: ~0 k- C" P. `7 {那PA输出端的ACLR 只会更差2 H" x1 Q& A7 |" t. p! D
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' o- h5 M" V1 f d+ C7. 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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因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下
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$ t/ l8 O2 B2 I3 g8. 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 : / O6 _5 l% V% n/ ^6 v) h
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& _2 L3 l$ ^% U$ V& B由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 * A/ q' R! G# T r& `# z. ]
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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 K8 n% M) W3 d$ s# {7 q
# i) A& q/ b8 U( U+ X2 B t/ v
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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 : 2 w' r0 N# j6 r! e* n
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我们作以下6个实验
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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 : S0 V- v/ a% G3 z" Z7 ?7 k6 O5 v
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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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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 O% `% }: L+ O
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因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向
- i# ` F& H, F1. 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 ^/ K9 W4 G4 v$ s
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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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