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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-29 14:34 编辑
+ n. |/ j2 v4 ` k; w- x% U$ I. P
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 + M3 D# q% _% @3 Z
1 l7 A/ P5 {3 j1 @! d
- s w6 ^3 K. t \8 q9 K6 n/ R
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 :
6 \/ w6 H9 `# M& M/ ^# V' L
/ w" D" v) B8 Z) p$ t
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
6 U: v! A$ u% t
8 f+ o3 E4 M4 q
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
! B: w% ?1 R# v( P$ ]3 }* E
* \1 d- [8 }$ L4 z2 Z+ m& Q
+ z7 [. T. {% G. g4 ]$ 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" J8 h% d$ E/ a) i; G4 Y
' V5 n) r- e& b/ @- H$ c; B. r9 A5 e. i
2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 + R4 w- K# Y- F$ G @/ \$ ]& z
( r8 x# K5 F. D* l2 D
$ b. T) E1 b b) z8 R
\" h' Q* r, Q, v* z1 `( g
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
( A+ V; p0 n" J3 \& R- ~$ d* J& W1 @# w: Y# ^
4 \4 t9 M; P6 y& U ]
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) # W2 ~, n. L$ X! h( y
当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。6 I2 l" f9 w% R: D: u3 X
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 " l% k; _$ V4 y" I$ z& u
0 h5 s; l) k l/ H: |& B
6 m1 u2 X% A" f0 r( C* P4 q! j; d/ J
这是为什么呢?
) P: N/ F" @. _$ _) s 其实由以上分析可以知道，PA前端的SAW Filter，之所以能改善ACLR，9 b! B, Q) j5 e" {1 h" b
主要原因是抑制Transceiver所产生的Outband Noise(包含谐波)。
8 E" B6 Q+ j3 t+ d+ k 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，
( i' k. C+ b7 U
# Q% P+ D$ K1 D' b$ ?* t. x
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 : & I7 f6 r8 a, k- P9 a5 y; J( S- Z
- }. S) @9 h" w1 h* A3 ^3 z7 c
' d# s8 L4 c$ }1 @' |
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 :
7 e: ]% x- R3 z/ x, S
+ y4 Q) o3 L$ R9 P$ o4 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 ' P5 U0 t# }: u
2 i9 ~# c# E$ t, Z
7 G* X# u+ b* l
6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差
& _+ }" c; e* A* I" D
; r5 _8 M+ U4 [) F* i" G3 t. e
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 :
2 _) F7 H% J/ x( i. i. q8 |. H
+ Q" d3 H* X. i0 y2 g6 K9 k
% n* N1 e" V3 V% u6 k! w
而当电压极低时，其Cgd会变大。
M3 L I* p/ C5 F/ z
2 W9 }5 U4 I$ w* h. A$ b
7 e9 r; Q% E9 o! ~3 h; g6 U$ {
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: Z/ N; h* v8 p7 }
, I0 z$ R1 s! Q/ Z0 `8 X- v
6 f9 K1 m/ L" t7 O# c* T. e* [ 7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度 : y! B" d: m- y# w: f8 K U
, p+ C r M+ i2 K% ?- R# k
% H6 i. _9 _; G/ q7 |
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) : f7 f$ N- y* q* M% T# \
$ S) m& Z/ p0 ^- Q
因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下5 u( M0 z$ z% x+ N1 [: }! }6 z
0 O3 b Z; E9 d! n$ Q, `. v: ~9 t
2 ^ y2 ^- H% O- I% v 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 :
* m4 m2 n6 M2 b( n
$ Y+ V7 q0 l/ a4 s! U
由于DC-DCConverter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧
. b8 o( G5 G0 r; v4 D$ R4 z8 j0 C
8 F j0 B6 ^1 W I) ^
4 c* `( ], F4 Q) H. O; q/ s8 p% w
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 :
7 D6 R( z. ]( r# A+ S
1 H7 l4 ^9 v3 X+ S) [
我们作以下6个实验
0 u6 w, ], b8 H3 E# t6 v7 A5 A
/ q. Y# r G3 t+ ` , A- O. q4 S' V
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
! F- H& W1 b0 _4 s0 f! p
- r7 q7 N! ~" O. X4 p* b, Q' t
1 d1 j9 R O J5 f/ l- C. G$ T1 J5 A
/ a- U5 A: [9 I( `) L2 v( |! ~
( Z# ~! g# P* V7 v4 }, [/ X$ }4 W
8 e# u: m( o- P% e- P
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 # M! p. R o4 [7 y7 ~$ U9 d
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2 b7 @& t4 h$ U7 i
( X# H j6 ^2 B; f. v* \+ ^4 x( {
. R& W( r1 D, z8 j; b7 i) Z6 T9 W8 t. z; K
, C- u1 `& f7 x' U 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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2 \) x) m- ? L% Z* C: x
5 h8 F, ^3 c$ _4 o) R5 ~+ o9 R) w+ K5 e: \0 w
: h* A" B: S8 Q2 Y# H! [
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发表于 2015-3-8 16:55
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发表于 2019-10-14 09:07
