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标题: 天线开关(ASM, Antenna Switch Module)为何要注意P1dB ? [打印本页]
作者: criterion 时间: 2015-3-14 02:33
标题: 天线开关(ASM, Antenna Switch Module)为何要注意P1dB ?
本帖最后由 criterion 于 2015-3-14 02:42 编辑
5 ^6 v; l; L% W! N3 b6 R2 Y1 v- \- `) Y9 ^7 d) U/ z6 _' C
以ASM来讲 P1dB有两个含义
一个是衡量携带功率的能力
一个当然就是线性度
[" ?4 R: C. w- n, i
. B. Y% n7 R; U" Z
7 `& I" l$ ~7 P# U* W# c+ O5 x
+ i; j" i" O, a! p" R0 I; N先讲携带功率的能力
M' E& K+ U: N
# A" o$ p/ N% A# t. {" A+ }3 T
I b& V2 x$ k% b/ x7 [当PA输出 小于ASM的P1dB时
表示此时ASM 操作在线性区
则ASM的输出功率如下式 :
% u7 n/ ^+ b% ?8 c% K7 e8 Y
- t* b4 b& ^: ]# ]4 j" Y
) b0 i( ]9 j1 y / _8 j" C: M) F
5 \- x1 Y( T2 \% X! E/ I
但是 若PA输出 大于ASM的P1dB时
表示此时ASM 操作在饱和区
则ASM的输出功率如下式 :
8 |/ G. U, E0 _* O2 v. y& M
- l) d9 q* o+ @ ^
S3 Y" F2 ~+ o6 N% @+ h* F! w0 b9 }# M v% h/ V1 r' T
那么ASM整体的Loss就会增加 如下图:
$ N; ] {; {0 l: h; u9 [4 A1 q4 U
. a* }) B* Y% K, q( j; e
/ ?+ L4 H" s. M# w m
信号频率越高 Insertion Loss本来就会越大了 再加上Compression Loss
那么PA的Post Loss会大幅增加
此时为了达到TargetPower PA需打出更大的输出功率
) O6 m7 Z0 x4 x) W
) _$ R0 x& [8 D; T
& V8 p* q3 F' ?" `7 h J- I" R # p" S& {' i8 g+ }* p9 N7 f' L
2 \( i, Q! e7 f! N这样PA的线性度变差
; p9 \ }* e$ u3 p) E
i: s+ i3 P1 a/ v2 K9 h
+ k9 M. w) W3 |7 h" C0 }, Y% Z& g$ p# L6 Z5 Z; j* s
其非线性失真就会加大 同时耗电流会上升
: g& O* m0 S3 h$ |$ C: h' f3 }! a3 a: B k
1 a, M4 t+ N$ X
. Q) `- s% ]5 d2 ~9 y' {# i, v+ m( A+ s
1 w7 B1 n( f0 E3 v; B p2 X) x0 G
: o( g# ~' k( `$ \3 o+ w8 S% f
. J" K2 T' I$ N
' p Y/ Q5 M- u6 [+ q) `- X/ V# }6 Y2 \1 C5 n6 ]8 n0 Z- \
再来是线性度
若线性度差 会衍生许多噪声，例如 DCOffset，谐波，以及IMD(InterModulation)，如下图 :
2 |" W) m* j, u* g- \
4 _4 ~8 @& b* E6 G# v( M
其实只要是PA输出的组件 哪怕是SAW Filter, 或Duplexer
都要考虑其P1dB
例如SKYWORKS的BAW Filter, SKY33106-360LF
一样有P1dB的Spec跟限制! \5 x0 D8 W3 H1 g
! g4 [% V& E& Y
' T! p J% w/ q# d6 e
* ]( J% V, ] q8 i( x6 k! }: {- r: I& M2 h) ?& K
" M' M/ Z2 H# ]5 S4 k, S
, Y7 c$ l( M1 B5 t2 C" d5 ~$ j$ s6 z& D4 J
或是AVAGO的Duplexer, ACMD-7409
其Datasheet也有标注P1dB
6 ?2 J) b( v: ] Q5 C1 y
7 w3 e* a1 y; i: L% n9 \' m: r
1 E" |( r! j7 q/ m0 ], q. _! | 9 m/ v1 `6 q4 v, W Q/ l
" U8 c9 f, Z$ Q4 H) B8 S" j. r由下图可知 若TX Filter线性度不佳
& ^$ A9 P& f2 x0 B8 \, V- v7 X# r0 q
会因为其PA输出的强大功率 而产生IMD失真
' ]- c% ]* A5 H+ i. N2 y
1 X/ m2 Z' N* ]1 M Z+ t x7 V# |& Q. s/ c2 D+ U+ O6 T) Y
6 K. q! r; g5 C8 z
9 C/ x" ]- i# H$ ^+ M$ q既然无源的滤波器, 双工器, 都有这样的考虑
那ASM肯定也要考虑P1dB 因此Datasheet同样会标注
例如SKYWORKS的SKY13373-460LF
/ Y2 `0 S M& Z* j' |) E$ @; `+ E5 {- W4 u; K: n; g8 A
: j, a5 x2 o# J
9 }/ J; X/ p9 B: z
9 U4 R, t$ U1 o9 L
% W$ p& R, m4 u
7 X# I! B: g5 q3 ?! y7 k: o; F. Z: e9 a
5 p% Z y: G# T, r若线性度差 就会有IMD失真
以DCS1800与WCDMAIMT为例，0 i* C. b* E; ]/ c2 ?, ~& m
若发射给基地台的WCDMA频率(1.95 GHz)，与其他手机发射的DCS1800频率(1.76GHZ)，在ASM中产生IMD3，2 D1 s8 `+ ?7 Z" @
则将会影响WCDMAIMT的接收性能(2*1.95 – 1.76 = 2.14)。
1 z2 D) T G2 I% U# b7 C# B
) g4 J; s* W/ H, d! u1 ]1 j- w& D/ Q1 ~$ U! F* i) l5 C, C- T
因此IMD3至少要小于-105 dBm，才不至于有Desense或Blocking的风险。
而IMD3的大小 取决于IIP3的大小 若IIP3越大
那么产生的IMD3就越好
所以Data sheet也会标注IIP3
同样还是以SKYWORKS的SKY13373-460LF为例
# }5 Y i. E: \( Q4 W% u. R& B5 a
6 e+ l; v# }! O- ~/ n
/ D6 t6 O6 I3 f9 B: L5 I
另外 输入功率超出线性范围 除了上述的CompressionLoss跟非线性效应
其Isolation也会变差
7 [* m) ~0 M6 I, p9 M5 }' h
# ]3 j* h! i, f1 a
$ d0 |( a r& J2 I( R
由上图可知，PCS的Tx频率范围，会跟DCS的Rx频率范围，有部分重迭，
若ASM的Isolation不够好，则DCS的Sensitivity会受PCS的Tx影响。
9 M* i) f5 i3 C, h+ |% H9 N4 f& t
8 a, z. p/ V( I
( U2 P; A/ E. O# J" k, b
另外就是谐波 若ASM所产生的Harmonics太强，则会影响接收性能，3 I0 F. t0 n+ G8 f, n
例如LTEB17的3倍谐波，就会影响LTE B4的接收性能。如下图 :
W _( Q2 B M+ J. y+ C
) u: `1 X, A8 R+ v9 P
+ A5 z% D Y# K: s
因此ASM在Tx路径，会内建LPF。
例如RFMD的RF8889A
9 o9 c0 d' u, F) I0 y* r' P
) A8 f! j; Z5 \. x- u @+ t! g L8 X6 c1 s! `# N: \# o
而Data sheet同样也会标注其Harmonics大小
# y* H1 L# O7 B, {& T3 }) W
$ E+ M- M" S0 C9 ]9 ?" I1 J$ Q
$ Y5 Q) j- ~7 t1 {/ D5 n2 J4 M# @: x! l
2 F* ~' {! b% S6 C$ p8 `1 E1 F8 M- d3 T
; I& R; c- V/ H4 V8 o8 o
: R- M0 }! A. H, p* I3 ^" N' L, C F5 @/ A2 Y0 l* ?9 f
% J4 z! t+ @% s* N. i而我们知道 在PA的线性度衡量中
主要分为AM-AM
与AM-PM
AM-AM是关于振幅方面的失真
因此上述的DCOffset，谐波，以及IMD(InterModulation)
皆为AM-AM失真
而AM-PM是关于相位方面的失真
2 a, z' m4 Q6 V
7 @% d$ h- m4 i) O2 f% Z
0 g8 ?5 v) L" R6 b; X: U影响指标有EVM
既然ASM也要考虑线性度 线性度不佳 除了会有以上AM-AM失真的现象
同样也会有AM-PM的失真现象 导致EVM不佳
如下图:
; D7 X3 d, a. Y5 L
5 d+ T7 I3 G8 f s
; ]' B3 j8 G0 n
1 N8 I, ^0 P3 u' U& a+ b* k1 v4 b: y$ O
由上图可知 当ASM输出功率越大 (表示PA输出功率越大)时
其EVM就越差
当然 如前述 PA输出功率越大 线性度就越差
但是由上图可知 即便是一样的输出功率 一样的PA
若ASM线性度也差
那么PA的非线性 加上ASM的非线性 会使得EVM来得更差
所以可以明显看到 SKY13319的EVM(蓝线)
比其他两个差许多
这表示ASM的线性度 对于整体的EVM 确实有影响
& j7 p: m, _3 k' |$ `4 }# Q1 m/ e另外 ASM看出去的相位 会影响其谐波大小
" E4 r$ M8 y* _2 }0 i
+ v( C2 }4 e: y% b- {2 ~
- s' z. B G* _- N2 x0 R+ j# K
/ P& V+ {6 R A+ _ ?# g
" N2 k3 ?" D- q$ }倘若ASM有严重的AM-PM失真
也会使其谐波更加恶化
虽然如前述 ASM通常会内建LPF
但LPF毕竟是无源组件 会增加PA的Post Loss
而PostLoss越大 其PA输出功率越大 那么线性度就差 同时耗电流上升
另外 通常ASM内建的LPF 对于谐波 顶多只有10 dB~15 dB的抑制能力
若PA产生的谐波实在过大 光靠ASM内建的LPF 并无法完全抑制
1 U6 M" Y! u! [) b0 j8 j最重要的一点 ASM内建的LPF 是砍PA输出的谐波
无法砍ASM输出的谐波
换言之 若ASM有严重的AM-PM失真
则其谐波会严重影响其他频道的RX性能
(除非ASM输出 再加LPF 但这样又会增加PA的Post loss)
4 U$ B0 @9 E/ p2 f- R
+ t* p' [: S* i$ A& J3 O: ]4 \
! ~9 u$ G! p- `( b" K
所以由上述可知 ASM同样也要考虑线性度
亦即P1dB越大越好
尤其是PAR较大的调变技术
+ j6 L! w) r9 m* m X. p
/ m2 @+ H* k6 c* h) u0 w# U- Q- s
% m4 z) J( G: d$ `% f2 I6 D( G3 @
, P& ?: ]3 T, F( c8 j2 }9 O ?因为这些PAR较大的讯号 必须以Back-off来维持其线性度
/ Z' u* E% z9 z4 E+ `) W
' X) F. M' u# i/ d, H
- U+ m g$ U/ z
4 S( _" n. L: P e
; @1 `$ i5 L6 O* F" N, K
否则若输出功率超出线性区，波形可能会被截波，导致失真，
进而使线性度变差， TX性能劣化，如下图 :
7 v( C! s; k. i& x/ p' b3 x) o; Z
; a4 C7 v3 u2 O1 U) K/ V" X
. Z' {8 y$ _1 Z$ a/ m' H R0 v7 N
) @4 U: J5 }! a/ p$ l
( L. D* y4 h" A6 {% k3 ^& j4 q+ m
, c# q6 a1 h$ f3 w$ m0 G当然 ASM的线性度 会取决于架构 以及制程
例如MEMS制程的ASM
其P1dB可以高达85 dBm
0 _, c" n% v9 r- r, J- |/ z& c但也会取决于其控制电压 如下图
, P, `. `3 [$ u5 Y/ d
: ]( x9 S" p! W& n- u
) l3 r9 B3 v+ R: w, t. R
3 L2 q8 T+ h! V$ h
4 {5 ^2 {: ~/ b6 ~; e
+ j4 B* H$ a; v一般而言 控制电压越大 其线性度越好 (但耗电流增加)
' W7 h J0 `4 w. q, s8 K
* P' U* h l, [
& i* p) J# \! \* t. R) a+ F
其他详情 可参照
8 z; s& [+ B4 r! a1 w
( u) D8 M+ i0 X5 B
# M$ g' F; Q0 J |# V
4 t2 U6 Q2 Y/ ^
在此就不赘述
; r6 j) q1 M) Y* }: r1 ]- Q
' z4 A7 P3 c3 ^+ n2 T
% a5 ^1 G4 q+ Q& F: r8 D7 M
作者: Xuxingfu 时间: 2015-3-20 16:22
很好，很通俗啊，图文并茂。
作者: panhaojie 时间: 2015-3-21 14:03
精品啊
作者: henry-wang 时间: 2015-4-9 10:54
非常不错。
作者: liangminxuan 时间: 2015-6-11 15:35
非常好的知识
作者: sunyan0917 时间: 2017-9-27 17:12
不错，谢谢楼主分享
作者: huangshi666666 时间: 2022-5-23 10:06
2 F; J, a% m' c* k- I2 d) \不错，谢谢楼主分享
作者: huangshi666666 时间: 2022-7-23 15:32
好好学习
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