本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 4 Z- E7 R9 Z: F. d/ R! D! t2 j/ E
: L* |* Y3 E! N6 f/ m0 {3 MACLR肯定是受输出功率影响啊
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. V: j8 t4 j% s6 Y9 ~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4 @. ], V' O/ F9 K; I
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4 o6 w$ w5 B. Q: `) O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 :
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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 8 G' t' O& f) h3 ]
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5 Q/ ] ~1 S& a3 q9 V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 . g$ c7 l: U& |! U9 E
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/ _! ^- h. S/ x O' Q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 1 x$ L) U7 E$ }( V3 ?
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2 U' z! K# A. q! ^1 `& p$ X/ a3. 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)9 n4 @4 U. c# \8 L9 |+ Z- I. L
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而WCDMA的方块图如下 # f9 z$ }% ?. c, y" Y9 ^
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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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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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4 {0 m8 ], w# M1 E6 r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，
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9 r' \, u) B. j: B6 @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) ' h, D- ]" R, c% n: Q3 x9 s4 W
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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。
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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。 0 a2 |6 D n' w+ n- K
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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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而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好
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- S: y- s; D8 ?3 ?. m当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。. G) b' R' `" l6 b+ G: N
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 * L& [ r; Q R; C8 Z) i3 N
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这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，
- t/ O( v7 m c* r8 S 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)。# `5 U6 x6 A. ?# Q- ^2 J0 \/ {/ g
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 : n e% U) G8 ?. b
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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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) O9 Q" u' l1 z& I2 k4 m5 N# B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 ; ~& p2 h) g' c ~& t
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" J' U$ o5 V8 M1 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 : ! R' L9 m1 Q" q- J0 ]' ^
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而当电压极低时，其Cgd会变大。 ; j( v5 `4 [1 m' g
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，
9 f6 u. i- l* }4 f1 |5 m6 T因此部分输入讯号，8 ] ~, }4 A, \2 N( W6 h
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4 l. z* Q$ U3 u/ n1 B) S
简单讲 低压会让PA线性度变差
: K% g3 m- {( ^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* u; r; T0 [7 i) I2 p, a
那么ACLR就会差
; ~4 X# L+ ]' f当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要
' E; u% B( M- k3 x t否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差, W ?7 v( K9 N! j
那PA输出端的ACLR 只会更差 M+ C7 |$ L/ }
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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
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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)! M+ O1 E% x- m8 q
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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 : % g* E: Q- w" r3 r5 z& u: j
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由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 # p: W) g" ~% I/ q2 s, Y
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7 Q, \; X! N/ a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 ; Z7 P1 v& R' Z+ t' c" S
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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 :
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4 ^% l* P& A( u9 }- ?. Z D我们作以下6个实验
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* w4 r! Q& D4 ?) l- P$ j# r0 C( i% T7 d" L8 w
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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 + |5 c5 R0 Q3 W& ?8 y# k5 A* r! }
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9 W/ f- {; L$ H/ C9. 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" v4 n( B) [/ i1 U8 _
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$ o8 J( K* x U4 V! g/ P3 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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9 a! a3 d( _' G$ r2 N' O; Y: M9 K
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6 |% k9 a6 a" e" l+ R. i) k
. m: H% N) g4 |2 Z; ^9 G; d因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向
- c# \9 l; T# @9 r1. 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 1 Y" T& M& g% T) \
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