EDA365电子论坛网

标题: WCDMA ACLR(邻道泄漏比)受到那些因素影响 [打印本页]
作者: lize314    时间: 2015-1-28 15:34
标题: WCDMA ACLR(邻道泄漏比)受到那些因素影响
   在测试WCDMA频道的手机模块时，发现线损的补偿值不正确时，ACLR的指标很差，基本都不合格，然后拿了标准模块进行对比，修正了补偿值，将补偿值由-1.5dB调整为-3.3dB，这是ACLR的指标就很好。& U* C2 u8 _4 M2 E8 F
   我怀疑ALCR是不是受到输出功率影响，之前由于补偿值较小，实际上此时模块的输出已经超出了要求范围，相当于起控了，导致ACLR指标变差，对这样机制原理还不是很清楚，请大神帮忙解答，谢谢！
4 Y; Y5 v# B7 _1 p
作者: criterion    时间: 2015-3-8 16:32
本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑
$ Y" Q/ k% R0 D7 e- U8 A; h+ o" a* K/ H) W4 g
ACLR肯定是受输出功率影响啊$ a5 U$ g; M- X7 W- |! x+ S

$ r8 V6 k( F! Z) _: M7 s
. u4 E" S' l6 D% y5 ?+ J# q# W( B0 I7 @' Z7 x0 L

' X, f4 d( ~) Y+ G+ f$ ]2 o7 v
8 l+ U) S0 W- X2 f# j  x
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  a7 j0 k; S0 E6 }- J/ n3 h

! J% T  t! p: F- t, r

1 u( k$ k2 M) d6 S2 G( S4 f1 {

( [& h. U( b% R0 \9 s) j" a
: u0 @& z: j- s7 Q

5 I7 d" ?: A7 V. j+ `4 W
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 :
% |8 J% d7 {$ z2 P% J) E
  g. Y: @1 F8 B5 x. n9 l

7 j6 s0 h% `, t. i3 P

* M2 F( L; v& {
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
; {! D4 @4 b& O% c9 _: @0 V) n* D# n0 X. |" W2 Z* O5 y- z

8 _% K9 p) E, p# z. `9 v! T
: Y! ~6 U$ r& w5 d1 e- T) ~$ V

5 z! p' A! g0 x* i( k- w' T4 I
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

& Z) }2 Y4 M0 k* I  n& {3 j3 S

) t# m' R( U1 }2 d9 F2 n  [

% C* r3 d1 R6 S/ l5 P
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
( D; a0 Z# Y+ ~5 j7 @8 n
8 m4 j& f' E% S1 `2 A3 ]4 g: t  U- X; z' Q$ b
% e: B3 O, p8 f$ r
2 ~8 C( Y1 A- X2 Z( T/ C

2 t1 F2 N9 P- s* S
; r  j4 G7 s0 z; p
5 N0 e1 L0 l( ?$ h1 n% O3 G  u7 M% N
2.      
另外  厂商多半会有PA的Load pull图
8 R$ A9 a& L+ Q  L# {! A2 M) t* K, M

/ C+ ], i  ^) z# G5 B# u9 m2 p* `& P  Z1 q
4 A- N4 J) V4 }% y6 N
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
, E& {& K) J' R7 g8 F! `

  H; @6 W- y8 s) s5 e7 Y
- C- r" {3 f2 f/ c( Z% N/ E- |
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): r3 X3 y3 p$ R
4 I0 n7 W- ~8 ?3 U# B2 e/ L% t

4 ^  U9 L/ M$ j1 v# d. B5 j
/ A5 L) z; }6 @, f
而WCDMA的方块图如下

1 k6 R9 E6 j' B3 S" d  |
( \. `% V5 X% N! H. X) {! P) |

! ^2 k) a: _. a& \9 ^+ S
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 :
, Y3 A+ ~! Q& ^3 z+ A, y1 D$ A

4 l5 g8 H; J5 C* I) L

: L& L* z8 I! F
5 k% O) w: Y/ H3 q+ r

( H7 G0 k; M# S0 ]$ x( K0 v/ x2 d' o
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
( b3 H1 C+ z- e, Q% t% l! n6 B
5 j# W, A3 F3 F0 }2 y( M
/ _; l& y. H8 C3 ^3 ]3 U+ P

6 y# x1 H1 A9 G; t9 b% S- |' j8 E. G$ R! u% c( |- d+ h

& Z9 b( r4 `' h' ?( ~' a2 Y
5 D4 \5 m5 c$ |, `3 d: }5 N$ e$ H/ o6 G

; v0 }0 s4 h- z, y; u( }7 H. ]
4.      
8 }3 ?/ }; O' D' h! a6 m) @+ }

. w4 O/ o3 j# M2 @. _
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，
; p4 S8 B3 ]# L1 x) T" J! s# g1 X$ S) i

( b( |1 N' ?3 {  {2 k; K2 W

4 ?0 G3 `6 @& c/ K" t  {- v
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)
- l7 H& {$ L2 _, v3 ?
. O" k1 m, N( G% S
7 R& E+ {- p# C6 ]' O: \1 T
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。
' q6 G: o7 k  V- q
3 M! f6 R2 W8 @' F  {
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。
  {. n- p/ w1 e+ Z' v( D
, s; m5 d; q8 v5 e: Y+ ]$ o
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。

7 @3 K$ ]4 i6 y% ^* x( J

9 _% t4 m! j! F- z: S! `9 Q- m0 w& S
% D; t( B7 p' ]
而FBAR的带外噪声抑制能力   又会比BAW来得好

2 `3 U+ @+ Z( S8 h5 l

  U* P' L) o  j2 y

6 [) _% u6 S& m- |) o! s  Q: W, Z
当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。- }6 u0 }7 E# f: b+ r  Z
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。
$ i. Z% `  e$ l  d4 W) l1 y) z  f

7 M8 t- t: b5 U5 K8 W! f( q
# K5 r! Q9 o% z, W
这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，
. n( Z/ p4 Y* C
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)。; |, z. V! Q0 F6 x. @  ^' i
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! j; @9 m( b
- M' D" C1 p6 y4 |0 z' {1 Z, T0 s! ~

$ ^5 n- w4 |1 ^- \2 m* t
  j7 U3 K( }/ @/ p+ h; |6 ~* _
% ], w5 U/ ^6 w4 T# H2 l

1 A6 F( B% q" C  H
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 :

# Y$ M8 m% A3 `, g

! i' ]3 _1 g4 a0 c( S
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 :
( S8 w4 t2 o$ x+ v3 T
7 @& c  r9 R, Z
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

% ?" z( ?  T/ G9 e7 D
& P8 z! c& j* E7 o0 L. R  @

6 U( ?- |# p2 I$ a( y
6.     由下图可知  Vcc越小   其ACLR越差

9 t2 _* {; }4 j' B
/ m- Q3 P3 d0 o1 q; V

3 Q- Z( s$ i- ]5 q  ~; t
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 :

9 z9 }; u  \$ h6 ~

# p+ j& V! Q% l, V5 N  u

) G9 ]) O1 o% z) n9 l  V9 x  y0 |1 U2 h% ~+ Q% @

( c; D" P/ X0 ~- u
4 [* D/ M! @/ j0 J# I5 @
而当电压极低时，其Cgd会变大。

3 y6 s! A% L, L3 y
                        

; E5 u6 S4 j: \7 I$ ]3 |% [0 h) W
上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，- V, v, `$ }$ H& B, d
因此部分输入讯号，& Q1 h0 L  v2 r& \8 J* ^, G0 |
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6 G: {3 t7 e0 r2 o' ?
简单讲  低压会让PA线性度变差* R0 d% w& A2 o0 `
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
, f4 H+ @7 I  O7 `/ W: T那么ACLR就会差& X# C( R) T# N, P0 h
当然  除了PA电源   收发器的电源也很重要1 @" }. {) C' A- N3 D, T" L3 f
否则若DA的电源因IR Drop而变小    使得PA输入端的ACLR变差8 v6 |9 E# H5 B1 l# ^7 f
那PA输出端的ACLR   只会更差) _2 S* O% U7 p# }

5 H, H* B- G' m6 Z9 I
9 ]4 [0 l3 l' q8 T# d# D
* ~4 v7 K7 h5 x1 {/ F
0 o4 M' n" O5 W

; f$ p( p$ P& }/ h; O1 `% O+ K3 a) X' t: L% @- \

! e! V, V) j6 S7 E; f" F5 `' X5 v& ~' \7 Y, N/ d0 B+ p9 b1 Y

% u# R7 C, l* s- d2 U3 D' O: O6 P$ q/ Y

7 c: ^4 ~- _1 N/ {2 y, G
7.     在校正时   常会利用所谓的预失真   来提升线性度

. D( y; t8 Q4 }6 J
& i$ d- u% X8 j% T
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)' ]  F# e- |. p( Z2 g7 Z' d
! c3 r; j+ L0 Y

' E' Y+ D4 m0 @1 d) x9 j7 E
* a# t. }! q) M2 p, x$ H
因此当ACLR差时   不仿先重新校正一下. I  j( l8 |: x
$ n7 w) J8 W7 U" |+ O4 ?
& w7 F; R, t6 r8 R1 ?$ z
- L* W& B* U9 x! O( ~0 \3 E3 W, \

) ?" ]  T) S7 B1 U: f9 Y2 S$ A5 m0 P8 U( p! d6 X* G) S' ^
% g5 x  D/ W  \) o* W

& h- e2 G; X* v; L9 l3 N# X) g4 d1 G, j& b/ g- y4 _' B- R: ^
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 :
# Z4 i6 c2 X( F/ m5 D8 G& p! w8 i7 _

" f+ _4 o, j4 }" B; y5 D

+ U, Y2 u& \" _0 o& t( g# g
由于DC-DC  Converter的SwitchingNoise   会与RF主频产生IMD2
座落在主频两侧

, C( K" P6 @7 c+ R7 u/ j9 Y; |
1 d9 |/ y& t) A$ K) t" v$ d" h5 n

0 ]; ?4 {. }. |9 R/ j
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 u& ~) N' M. v" x+ c" h$ F' X6 `, Z# V

6 ?, d: E. E) V8 Q7 M! L

; c; B  @, n' {  b1 J' [* i
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 :

( M& d% `4 s( [2 P4 Q8 Q

/ y; v. v( w% Q2 P) O6 l

7 q/ b; n% H, h2 {
我们作以下6个实验

: U1 h6 z  u9 k, G
( L" U- o1 Q- ?* z4 c" U" S
* j  M& I/ A) W

* h, L2 t4 L, S. K& G' L" Q
  z: ^: Y' k' F7 X' t/ o

- y. r% i, F- ~& R7 p& ^( H6 T( d. Q! v$ I9 D8 ~' X( [& m' _5 w$ R; n# I

! f3 i: e) a6 R& U. U
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
$ V" `: Q: S' ~8 X0 e

+ n2 b. ~+ H) e5 m' D2 l6 O/ [' s

: h0 i6 K- B. G1 P
! `! B. d& |' j

! }  \; a3 F0 G5 R- E) c
, G- H$ ~, f. S; j7 p, E  W- a* i  j4 w/ I/ ?

( S% k9 O3 v, J, f* F' Q
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
) L6 h1 ~- U. L" x0 T3 G9 f4 }- D7 F. n2 r- r% L# {
" c3 W, H# e2 n; o& }
& q7 j5 ^; p$ E9 D* j% ?/ w9 E- R4 I
) b  ^9 V, q: d: h/ G
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
  I6 e- O6 f+ w- v
* t  K& x- w/ H, G0 o7 O

/ O/ I% v! {  S* h9 ~4 I4 ]: h5 {. x
, k2 o$ e5 d& m! ?5 @1 R- z1 d
( ?4 z8 S4 A6 l: C

  Y$ T2 M1 H5 t* g; y
因此总结一下   ACLR劣化时   可以注意的8个方向

  c# k3 h3 q8 y; D
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
- O2 ^1 J: W( j

& y7 `8 c( r6 a8 G; y
) k- T6 I$ C& d
其他详细原理   可参照  
+ ~. Z! ?, A+ ^0 h1 |& f2 u6 r* Y EDA365藏经阁 › 上集_磁珠(Bead)_电感(L)_电阻(R)_电容(C)于噪声抑制上 ... ›( Z- X7 i8 k: M, ^! L6 T4 Z
 EDA365藏经阁 › 中集_磁珠(Bead)_电感(L)_电阻(R)_电容(C)于噪声抑制上 ...  ; J0 j2 ^& ]5 y" M1 w; c! v, B8 A
EDA365藏经阁 › 下集_磁珠(Bead)_电感(L)_电阻(R)_电容(C)于噪声抑制上 ...: a( a: g! C% ^# p4 a  s* F
射频微波/天线技术 › WCDMA零中频发射机(TX)之调校指南与原理剖析& E# w2 l4 W; O8 H' o6 r
3 T4 l" V: E1 \) P. G
  在此就不赘述

/ |* }' i! K( F. B( L3 l1 X9 z1 _; ?# h& l

$ p4 D: ~8 T8 y! e/ k" \
6 v0 w- @. L( [: U. k
作者: lize314    时间: 2015-3-9 09:14
criterion 发表于 2015-3-8 16:32
/ n3 N+ C/ i8 UACLR肯定是受输出功率影响啊

, M$ ~0 y/ L$ P8 a" C$ M3 h谢谢你的解答，我要慢慢消化下，非常感谢！
. s  `; E/ f7 o0 t
作者: criterion    时间: 2015-3-9 14:08
本帖最后由 criterion 于 2015-3-9 21:12 编辑
1 Y: C8 D/ B) u2 O) b
[url=forum.php?mod=redirect&goto=findpost&pid=871990&ptid=105457][/url]
4 \, j3 U- v, h. l- O; N4 J+ P5 [! ?

3 W. b6 B1 H2 p
7 e& W% |0 Z) h" d
5 Y  T) L2 C6 E
/ C, d1 d* h2 J, i9 ?/ N
; F- u& s, Q" r2 A5 ^0 x3 f$ }
作者: fczwdyq    时间: 2021-11-13 23:00
学习



欢迎光临 EDA365电子论坛网 (https://bbs.eda365.com/) Powered by Discuz! X3.2