本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑
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, N0 b! H5 ~$ q7 d8 s4 q; D0 ]ACLR肯定是受输出功率影响啊
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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% N3 ]8 v( Z `* `2 _
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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 :, b9 p$ x. c4 |8 f) Q$ d+ U
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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
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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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; A) f5 d! I- ?/ w( c' N; r2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图
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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 6 M+ d# S6 g' s1 Z, Y
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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)3 u. B2 v3 g1 z) x( o9 p
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而WCDMA的方块图如下
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+ B& s4 v. K8 H7 S% {3 N+ nPA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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* D J+ T, {6 h: }6 V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
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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，# e9 b9 x6 v& x0 M; v
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- ]( m) Q1 W& y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) * o+ v$ T" P1 V. Q% x/ K. _
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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。 , x0 h, R' |# h7 e8 X$ R" _
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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。 ; F% |5 a& D b, ~7 g, s
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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。
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" u' I3 J+ e- G' m( H3 ^3 g7 [而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好 ) K% y/ x" T2 l' ?2 N
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1 I$ I& u0 {4 Y# Z, ~( M C6 y0 I* x K当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。. f: S: M6 w$ _) @
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 2 G/ y2 Q5 F% ~& j1 t
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这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，4 G% D3 g1 Z# q8 n- V L- {
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)。
2 U3 I/ p. v1 j# 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，
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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 : 0 Y) d$ I8 d' F7 w6 `
/ T) v6 n8 t$ k6 u7 J5 H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 , ~8 C0 v: X& \$ }( n4 j( `% [1 N
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6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差
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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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' c7 e" G* s5 _7 W" F7 l+ t b0 C7 X而当电压极低时，其Cgd会变大。 5 D+ ]: I D+ i
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，
5 S" ~2 s- k3 W* Y3 @) k- R因此部分输入讯号，" e$ p+ E# ] W7 [! O8 \. a, ?
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 ^% A1 v: z7 v4 H简单讲 低压会让PA线性度变差8 r4 i0 C& B" e" T. a
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
J/ w- L5 O0 K. ?: V; r: S那么ACLR就会差
- X7 ?2 R" x6 a: c当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要
. G4 N3 M. J. n# ~! b; I否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差! j( b/ V6 S& g! v9 t! f1 I+ u, M
那PA输出端的ACLR 只会更差
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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 : H, A h( P U( d) x
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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)) [" d7 R1 V/ p
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. E' z( _" o2 ]: @因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下
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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 : # s4 ?# K( X( g3 y# C& j9 A6 F
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8 w p6 p: n" R) o由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 - B B6 C3 G% ^
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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 c) b* @( [. r- N2 d
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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 : ! R% C% [' r" G
# g; V3 O* O+ [0 ^5 O$ i( w
4 g( u) a3 {4 ?2 _1 ]2 \0 M我们作以下6个实验
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* P5 C0 f2 V, x/ B$ ~) s, i) l# m
4 @, |5 ^, X) Y5 q) C+ e2 V* K- D! ^3 l2 E
. j! F; D; z) X% ]; I E0 r7 t: T( I/ O( U/ w% z* d) f7 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 . u6 h$ c+ q1 N9 K8 j) y
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( n3 _4 Q; |- U4 b9. 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
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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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因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向
. H9 B) X2 s) Y1. 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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发表于 2015-1-28 15:34
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