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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-29 14:34 编辑
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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 ( Z( C- C; ]& z e$ @
7 {5 z; B! y. ^8 m3 L
* m5 J; J* N; M2 p
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 : - C" a4 l1 g. U8 s7 t+ p
) p* \5 u0 l6 R# S7 x0 v# y3 ^1 `
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
& ]5 G' ?' A) o. s# l3 J0 P. [4 K7 E, ?! Y* _( |3 N+ Y
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 9 e& I' c6 x# S1 ^) |. r& Q
$ q" S# O1 A% C0 _: [, W
- y) ^& |- j# \5 A% d
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; Y, S( m" W2 N, A- Z. r/ s9 _* O+ [ F& y# A) K
2 q! J8 k) X2 D. R 2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 2 W7 S# v8 o4 H/ y
. {# W$ h" o% n
7 g( k8 J( }& C3 L6 A# A, K
8 z9 O# V) v8 L5 c8 O: p# h
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- {7 d# H: m5 Q3 Q
+ `+ j+ `- g3 q0 b
1 }* Q3 v. Y6 E# K9 l- ^
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)
2 g" ~! [$ b2 Z& a* b1 I/ S 当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。7 }9 r r' Y& X" B* Z; t9 _
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 7 J% \9 S% c" N$ i6 L# ^
9 i# a, E! W$ l3 q( g
+ ]9 T) d4 k. y% L, L0 s
这是为什么呢? + f1 v" K. w7 H
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* l: v+ F& j3 r
主要原因是抑制Transceiver所产生的Outband Noise(包含谐波)。
7 [# ^9 n3 S, u. K h+ t( H: o1 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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% p- J4 t2 |: f, r; H! x& @! K
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 :
3 H- y/ u( ?: a5 L U# B: W
, q5 f$ s3 n' Z# p( x) Y
6 s" P" n9 C, J M) j: b: `
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 : 3 t& x4 F+ I# o3 I7 O
5 f# U' i1 f6 G7 m0 P J0 G) d# W+ h/ J
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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& @+ L# p( P1 P" |+ f c
6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差 8 G( a h1 \& P& J% g9 b2 m+ v
' o6 G5 I. s% F1 D2 r- Q
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 :
4 V! p3 m& G6 U) ^& z% |
) a6 h. ^" t7 \) f. B& e! ]
) X( T$ {# x' d! j9 Q4 ?$ _8 P
而当电压极低时，其Cgd会变大。 % J9 R. o- C, c8 s" F+ x0 o
1 |1 h4 {4 [( Z$ C& Q! j
$ N+ X5 o& R3 H5 F+ k8 L9 ^; f0 r6 P# X
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6 I% w( h/ q* d* C. _6 m' V
4 Q* _; Y, R5 B6 A4 @
# \7 W8 u6 {: O i6 m( T1 G) e
7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度 ' |+ P' {% S$ p/ m$ r$ Z2 c4 o- p3 g
9 E# [- D/ Y* |+ R; A! t
& K( L- p, B3 b* z
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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) D( a% _8 L) b7 f% N
因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下
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/ J3 g% K4 C8 W Y8 [, T# ~
B; }: r0 F- a) S- @+ g9 X0 \2 l 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 : : S. M, ` H# w3 D( m+ S( H7 L
q( n- E/ \1 r4 S5 \/ o3 b
由于DC-DCConverter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 7 g3 K, @- _( z( C
2 s. t; T3 [7 p+ w
# p. |3 B* ^. z7 ^& b' u
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 : 5 Y7 y* |1 w( [* t. K7 V2 u
0 S7 K+ E2 r4 {
我们作以下6个实验
! A; e. W+ o: b
- I- N8 j$ ?6 k1 d1 o# c& c3 x 7 q) p' N: y4 u$ {1 D
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
g& ^$ x# f+ l; W$ n- w2 K- T# _3 X- A$ g' c
" U/ Z; W" f# X/ R' Y* ~0 h
' q5 c a6 b3 s1 \) _" _
, L. X# _2 u2 V4 X7 ~
& c6 S7 ], p2 D( b4 f. p2 G! D; p
5 T0 U- O/ n: S; i1 \9 |
' V7 x- X. o# L
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 % l! v' r# k; E0 k9 @" R$ b/ S
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
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3 }' Z" N) ^3 Z) }( P. v( Z& H4 R+ S5 u% Q9 T( ]
* e9 c9 i, s. G- V. y% E) O4 b" b9 v/ @ 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
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* G; G9 p% {9 k7 j' {* ]% S. a% {8 J+ ]7 G k/ T4 F
9 K% G. ?2 ?+ T1 c
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发表于 2015-3-8 16:55
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发表于 2019-10-14 09:07
