本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑
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ACLR肯定是受输出功率影响啊 g3 M D* X) x0 `& Z6 ?; e. R
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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
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. |* F V* R; P7 S+ G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 :1 }5 V" _) {! z" C# g9 a
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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 - r! O, b. v, V- p j( i
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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
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2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 # j0 ?- R& ]% Z' v& S* X; m
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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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: r K" [! t. r3. 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)7 o6 ^& j! A; a& S* w; q7 s# k
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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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8 N2 y: j2 I) U( x j/ ~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1 u$ T8 b1 l* k' @1 |
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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，& f+ S7 a J9 ^ O
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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)
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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。 : l3 h9 K1 N. J2 j! p7 O
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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。 + w" r; T8 h8 H/ I% e. E/ z3 N) m
# c3 j! A: ]: F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。 " S( n3 [& H+ F* ?1 c
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而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好 * ^& W8 J4 u/ y0 b: O* u& k
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当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。
6 o; y6 |3 z- p( K6 t5 S4 N 而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 ; m9 C9 Q" J# z7 y3 [; a8 V3 ]5 N. L
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这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，
! ~+ } N2 I8 a5 l: E' W6 O7 v 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)。+ I3 k% D. N! f% c [) S! Z
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 :
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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 :
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/ |6 P: i0 C& m+ [0 V. N9 t: 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 ( q* k" _3 A9 l0 c
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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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5 e8 e' W& J# x$ q而当电压极低时，其Cgd会变大。 & |5 \# R: o& c, d$ [
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，
" M9 E4 V# G _! Z$ d: I$ n因此部分输入讯号，
" X- H: @) n b; t8 |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
0 V1 O. J; h" k9 L9 A简单讲 低压会让PA线性度变差2 g$ Z2 Z' t, f# n8 M2 [
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. u1 N: [) Y( }# m! S/ o2 d
那么ACLR就会差
' D$ h) y {6 @ j) T当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要3 g" }* r, `: k, G- i
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差, |- {* A- I$ r8 y2 y5 l; }, T
那PA输出端的ACLR 只会更差% `' r5 Z" E8 m- \
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7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度 * q2 K+ u) z v {1 W5 w8 d
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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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( y1 F; p: s+ I; E! z+ R, U8 [% F6 O8. 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 :
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?1 _* Z; s, X& y( u由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧
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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
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6 A1 B) ]0 H8 b) Y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 : * b6 U2 R9 u# ?0 m N) b
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我们作以下6个实验 # G; h. n1 \ ], R! n3 r& S
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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
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1 X$ L4 X8 ^( }& D: r9. 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; z9 ]) q6 z( S t1 _
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1 _' r9 P% H1 ?4 A4 K6 ~' ~- o1 ~) t6 o% |! d3 K e' f/ v
. D7 p* p# e, m7 z2 M4 R2 m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 3 n# C" V9 Z8 `* |& j/ c
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) h/ X& B( B$ ^因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向
% ?! m8 k$ s3 v" H% s9 ~ t& x1. 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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