本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 - V+ F; L, Q( h$ ~% f
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ACLR肯定是受输出功率影响啊" c0 R" s( g4 q, N( p. L( {
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! j( U8 E9 u! e5 k' {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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1 \9 S. v. q, C: Y, a2 C7 K S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9 b2 s2 h2 Z4 b ^- c, c
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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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" u- m" d3 i7 o( o# T/ }- e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' i6 \. _8 s% O f
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+ ~ Q: [5 Q# t1 z2. 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
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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); P$ i4 O. [# k, ~% O! b0 R3 n8 j/ V
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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 :
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3 E4 {- |% X- v- o1 A0 u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4 W% y9 J* n( N! F9 ~
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0 X7 ?' p5 Z# ^$ }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，- Q! x/ q- |3 F( T6 j
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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) 1 |% a, N+ X4 k! J9 j, ~# b. P7 x
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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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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 f$ G1 P% m9 c
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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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, C1 a: S8 C0 E' }4 G; Y) m当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。 p) X" C( b. A) b
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，- H! g1 ^% r# U7 E
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)。
4 D) X1 c! [! d' s# n! s; K* \ 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， : a! {* ?; f! G1 ~% V# n
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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 : % @0 Q1 g( B2 K/ l# u
8 {/ f, @; }* Z8 ?' i+ H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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/ U8 g1 T% _) v$ Z' E6 d7 D+ m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 : $ R. y8 Q g3 y
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. `" O7 O2 q; h7 x2 s. k7 ]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，
S( N. {3 L( W# U9 y" [' V4 _因此部分输入讯号， i2 x. R3 l, |: F4 F5 G
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
' Z% ~& A* e2 L- [8 r7 c# g) N简单讲 低压会让PA线性度变差4 g' z8 T/ O) p3 u
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
4 D! B; q, [/ ~) E5 h k那么ACLR就会差
* i' A' g% k3 j/ }4 c7 B$ M当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要9 H' h/ A2 T( k4 B
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差9 B9 P$ g) E, g& G
那PA输出端的ACLR 只会更差
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& C( w$ ~& x$ K, z) r! `6 o7. 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)) X. @% ?$ m3 ^0 Q
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因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下
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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 : " T8 R; k: e2 w5 Q* [# _; N8 i) P
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5 m) \% L$ k2 _. r* W/ K$ w c由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 # |( c: {+ B, X2 g+ L, ^
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3 c2 i- L" L5 M s" z7 c
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 ! c. ~! m* w- }' D
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; j9 T- `! S1 _1 M% Y0 b5 p3 _& s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 : ; i0 r+ x4 A6 I1 E% W
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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 2 k" z8 E( U7 o8 J& E! u# x
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& `0 `$ v* C' T( l- i8 R& H5 N0 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
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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 ! u0 n2 Q3 Z9 e5 x% W, Z& z4 q5 M
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因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向
/ [# u F! S2 k2 A1. 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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发表于 2015-1-28 15:34
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发表于 2015-3-8 16:32
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