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标题: WCDMA之ACLR劣化之因素 [打印本页]
作者: criterion 时间: 2015-3-8 16:55
标题: WCDMA之ACLR劣化之因素
本帖最后由 紫菁 于 2017-9-29 14:34 编辑 2 H. S& o) l( ]/ D, P" e
$ b3 P+ s8 R0 d$ w' L7 p& B) W
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
3 {. M1 R2 @! B+ \* S) w; Y5 y
4 B9 n# \* Y2 b4 R. S
7 C3 A8 k# e% C5 P2 f/ D! C
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 :
3 m& _# G- d; o
( d) O- |3 {; e" L5 a: G
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
2 d6 v8 a5 z# p2 _
( _4 G: j8 V. d! u, {4 }
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
3 n5 e4 j& k' w
0 ^! z( z) y8 [
|& ]/ z5 c. Q! ~
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
' l+ w. w- E, E8 ?
5 j. ~3 r. W- [6 M* m4 z
7 d9 s# K0 E; R; f
2.
另外 厂商多半会有PA的Load pull图
+ ~% v7 T5 O1 q% e
# O! {* \7 w1 ^% H, W+ Y2 p% B8 t6 ^: O8 a ~
4 g. I7 {$ }: 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. y+ K; Y, Q3 ]3 p
3 _4 s% b. `) X$ l! P
( Y8 l! U7 v" F+ C* e9 o
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)
, d2 M. l9 Y! ?( X0 }4 w1 h
当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。
1 E" l t: x* F: q
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。
, L' G+ j2 i/ Y6 K4 t
4 S4 y/ P1 ^1 T; t( c2 N6 A& N
- c9 M: C* |* b4 X
这是为什么呢? , Y# |8 L* |1 a- x B4 y
其实由以上分析可以知道，PA前端的SAW Filter，之所以能改善ACLR，+ k U- J8 S& y: |
主要原因是抑制Transceiver所产生的Outband Noise(包含谐波)。
3 Y I5 G6 T2 e" W
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，
( o: y- O" L# |# a8 X$ C
9 N% C2 d! i1 I0 c. p8 S: ^
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 :
2 ^5 H$ e. J t: j4 w+ d+ ~0 B
: }+ F& `& Z% O
/ q; F$ `. P0 u" }1 @
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 :
, e( m+ `! g( e$ u* t
% {0 x$ m' g, r0 _: Y3 K
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
1 u% x- a& [6 Q
- N4 E4 m( a' c2 ~" \3 S' [
! L3 X A$ b3 \6 ^4 |$ j
6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差
: x" @. u/ T+ h( J+ w V5 H
- V/ g+ X- ?% i# `: Y. \+ s; u$ \
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 :
|6 K$ ?% \8 ~7 `& x( v( v q
3 A! W5 s0 j! |7 U& y
- W/ {, S- w) r# \8 R" s
而当电压极低时，其Cgd会变大。
% d4 G- B( R0 Z% q
* X) T- d7 E c5 F" X1 V
# x$ H, s/ O m/ Y5 h4 A0 _
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. O, {; Y5 ~, x
3 | p" u" D' v
, z7 p* M& y: X( `2 Y, t+ g5 ~
7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度
- N2 t/ S5 \; U7 |4 [: U
) z @2 z$ s+ F9 G$ f( N1 [
; ]' x ^! v5 P# D
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)
: }9 N5 r7 p3 o0 W5 ^" v$ T7 L/ _
q/ p0 U: C2 S* u C# a' f
因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下7 i% Y6 C1 F. { Q) ]+ y$ Q
2 @( T# ] K+ K. J: F: x
6 |# q/ ` F1 W( @! E
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 :
/ } X, f5 b, M
9 d4 \6 A8 ]" k6 C4 O
由于DC-DCConverter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2
座落在主频两侧
) O$ ^1 c7 u( j
- a1 E- d, J- ^9 M9 w* h
' P5 y1 D8 n) e$ S2 j$ T8 D
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 :
: F4 I* q: m2 o5 f
" E0 P, I5 Y4 ]$ ^" r1 ?% _7 _5 A
我们作以下6个实验
) n! E3 a2 A9 L
; X( E+ O+ N0 t
7 S7 |; j9 r" x$ ~
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
3 ]7 K4 b; i' u, c% Y9 @
: k, ~% T3 Z( D& j
) m0 j3 L6 e( V* ]# Q0 v
) ]) [: k4 n) D% o. c
# ^9 e& H7 ~6 v+ r; X- k+ A, Z0 r, P& a1 v# a
1 g/ M f$ w9 ~" t, l 1 g9 W5 } U6 a. l; [) E8 I
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
7 K! O) Z2 Y/ W$ L" l% F+ c/ p
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6 k. }+ M2 m1 C) V
( K% ~& c" M3 `: n$ e7 A5 g
: V* e8 c4 C3 m: T7 i, \
( ]+ S. v' h; R5 m2 c( j
8 B( B' e% I$ @% q' D8 B
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
% ~" H3 _/ X# W
0 P0 N& j( ?; d; u0 O. m
. e; K! _% {% O1 G7 s
. o+ D, B, n4 b y
" s& \: [1 s) T3 C+ }) z" h( C: O
* _$ B) y& o( v+ o0 ~& C$ f4 H: B
# K. k$ Q' e9 y1 ?, E0 |5 w
作者: Xuxingfu 时间: 2015-3-9 10:51
很好的贴，赞一个～
作者: wanglele 时间: 2016-3-31 11:39
好资料啊 谢谢楼主慷慨分享！
作者: hicgq183 时间: 2017-3-23 17:09
好资料谢谢
作者: sunyan0917 时间: 2017-9-21 11:29
好资料，谢谢楼主分享
作者: jzb168168 时间: 2017-10-24 09:59
感谢分享9 }% A$ Y: @% t' }4 Q2 u7 `
作者: infox 时间: 2018-7-28 22:26
好资料，学习
作者: frvwh 时间: 2019-7-30 09:39
感谢分享
作者: fuyang_house 时间: 2019-9-27 11:58
学习一下一下下
作者: 上山砍柴 时间: 2019-9-28 09:35
学习学习，感谢楼主
作者: xiangtianxiao 时间: 2019-10-12 16:34
谢谢楼主分享1 e6 k! b3 C: e9 Y! b5 r( O
作者: lotus_ 时间: 2019-10-14 09:07
谢谢大神的分享，又来复习大神的杰作了
作者: 我知你好LQC 时间: 2020-5-5 17:07
学习
作者: 猴子爱宝宝 时间: 2021-8-14 11:07
学习..........4 j; A. \4 f; a+ {. a7 u
作者: huangshi666666 时间: 2022-7-23 15:13
好好学习
作者: w_th 时间: 2023-8-14 20:59
感谢楼主的贡献！6 {0 l* w5 H5 J7 I
作者: ideapivot 时间: 2025-5-22 17:27
电感nF是不是笔误？
2 J J/ ^4 i8 S8 o8 n- Q
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