本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑
1 k, B# c3 Z3 y3 j6 Q5 ?
% p6 P9 j9 z; E" ?8 cACLR肯定是受输出功率影响啊' \ j, C8 {7 K e
2 _* Z) |7 V+ |# `. F0 [
$ [" K% H3 s' a: f
8 F- v# C' {; K$ T8 s0 k' S$ G7 ]- a3 O
. ^9 ]! g" G6 c- h' N t& t% n0 v. K
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
% I7 q$ N) F! ]) y/ ^( I/ _
, _* r* U- B9 i. c
2 K: M6 P8 h0 z$ R9 F
! f! x" X/ [2 O* ^$ L* R% |, D
( t+ T( W2 D& _0 Q" C
: w( Q4 ?4 O X1 J* W' M 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 :4 ?9 j& z' d; Y E
1 S0 M0 q3 m' ]& H! P
% Q& c; h2 f d/ D) {
% @( K [( U- D4 f1 r& e: {% U
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
: q. g8 u( F5 Z# A4 {, d+ Z8 D% V; e% D& D" e$ {
1 K6 H6 ?$ j, R' L% t
+ g1 F3 D0 C' B" a
- r( p7 l6 K. l
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 |) M! E* e+ m( o0 `0 j- Y0 R
- T0 ^6 U( ?5 S* x( D! O6 h' Q
9 N) m; y+ \2 a8 ]' m3 ]. P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5 x0 j8 v( e9 O4 ^8 z& s5 q1 `$ Y( t
* j# p1 I. v- G7 H/ n
, M6 W" S/ m$ `" x6 l/ S! I4 t6 D- a1 E6 X$ o) u( C0 `* N! b
: \( O/ z. q \. y$ j# c" t
8 k L9 s$ V7 g9 V- {
" Y: ]+ U# z% N) ]( f9 E& V* J! h1 w1 v
( S& ]! j7 m- [. T6 q
2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 & g3 V- R+ h3 `( c9 r6 k4 ?- x7 K
6 m. _. i4 J+ F1 e. L
) Q1 X' `2 |, J
6 B; T0 y4 ~ ~% m" y由上图可知 ACLR跟耗电流是Trade-off 这是因为PA的线性度与效率 是反比的 你ACLR要低 那就是IIP3要高 线性度要好 因此效率就低 耗电流就大 反之 你要耗电流小 那就是牺牲线性度 ACLR就会差 所以一般而言 调PA的Load-pull时 多半就是调到最常用的50奥姆 以兼顾ACLR跟耗电流 Q1 o: P2 {7 }' ^0 Y/ A( N
2 @! ~, J& U* _% n$ X* V! Z
; \" T+ [: k" {9 b" Y3. WCDMA的TX是BPSK调变 非恒包络 因此其PA须靠Back-off 来维持线性度 当然 Back-off越多 线性度越好(但耗电流也越大)' y% q U9 k6 g0 ?* _" N8 d
- B7 [3 i4 \ F8 Z& X
1 A+ u+ [# b D; u
3 R0 l% |: o, L: t
而WCDMA的方块图如下 l0 S% [8 W, H$ F4 x( R
' h0 I; F( p1 u; P$ H. d
' W0 V$ Y3 K/ Q7 c4 r
PA输出端的Loss 例如ASM,Duplexer, Matching, 走线的InsertionLoss 统称为PostLoss 如果你要达成TargetPower(例如23.5dBm) 一旦PostLoss越大 意味着你PA的输出功率就越大 如下式跟下图 : 6 ]2 g5 k1 `/ X( E
. E0 J8 L* r# T( Q: _9 q 3 M$ b! t% |" B1 q7 i) p
4 Q: S6 f6 e2 R; k1 Y& q! ~
& t J! k- ]/ u$ y- s如果PA输出功率打越大 那就是Back-off越少 越接近饱和点 当然其线性度也越差 其ACLR会跟着劣化
4 e x- Z5 V' e, A, S0 S8 {, _3 o8 c j/ X% @
: G1 Z- C5 H+ A# f$ l
. L: E3 Q/ V/ f) L# A
8 i# \) L' P3 c# f0 p; `& o0 ~! q% W" i- ^/ `" _ T( \
2 k) n# h! w+ Z5 ?
i* \0 D) C. |# F# x2 t
; c0 V/ a6 N! X2 |
4. ( `( H6 v) m) m# B4 y6 Y% r K
9 d1 R3 J# a) h' L8 `: a0 U
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， X: z1 m/ h4 e8 o
+ t& l! q% Q4 q) S: P! R5 I
4 i" ]5 b- q5 n" e9 ~3 ^
3 s# v0 y; v7 d6 c& t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) : K' y! Q# m/ R2 i8 W d: O0 e. \
2 u( Z) U- y! u: H
( ?% ]: [$ K! u) d2 B( L
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。
+ k( V! \: b, |
+ k$ K2 F% H4 s
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。
% e3 u6 Y; K+ s) B! W: Y$ T" q/ V! _/ v, j; q& T2 o7 S1 J
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。 ! u- d8 t5 A2 s; x
& o: t1 ]9 [3 p P9 ^# g }5 w r
; I0 N# b. P S M而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好 $ x# S: S v# c% \
3 D! y3 t" q; G" Q* E7 D. N, x
5 c) H* H8 j, { o/ r0 g. t
当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。
% E+ K, n* c+ m R1 c 而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 * J [7 f9 N/ Z
4 g0 r6 w$ h) a7 j/ t( B
3 X5 E4 R& o& v8 Z2 f; y
这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，
' W+ Q" z4 [: i! I 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)。' Q8 L( r1 x, {2 S& L
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，
( F/ D# {, O8 j7 F3 s# r
. G% g7 q0 N) _4 W$ z" P; O$ a2 ^% t6 q3 @1 J- d J
$ m5 N/ m. A, E
, ]1 I+ w w( l7 e
: k' j* Y, E- ?! A+ \; [" N b$ H: j% @0 _
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 :
- D# P4 t: Y! x' ` R' j! h' Y
4 y9 F0 L1 f4 x/ a) B
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 :
9 N. [) Z/ h0 G- Y
* H/ Z( `0 E3 ^& F5 q! [5 h3 F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
5 a3 }* Z! ?! b( |# ?4 Q v& ]1 x
( G, a# n: h6 k
$ L3 O3 a" q! k3 ^' f- U- c
6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差
* a$ Y# P+ n( {" j- \6 O6 x1 m
% B8 Q& c) R- \3 X! r: k4 [5 e
" g3 s. m6 i% \2 _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 : 8 |. k9 G. M$ q7 l% o& P( |
+ a. K' F# I4 L* f A' {7 }) `
0 s3 X3 q* j8 G* f
/ y* u e: O/ E, ^0 q& Z
" g" B8 d8 ]1 l2 w
( h- K/ K& v( B2 x- F而当电压极低时，其Cgd会变大。 ! g# r: T* x: v1 D$ I3 _" w1 c
' [5 ^% W5 |5 \) |0 r; P
上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，
# P4 s" a$ {# x* L因此部分输入讯号，% k! |5 `) W( v; D: R
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
) H5 M5 E* z2 f- G6 P# X- V简单讲 低压会让PA线性度变差
, g5 M3 Z. J& g; U: o: {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
. ~# [2 I% @1 x那么ACLR就会差/ ~) e: c! f% I9 a) S
当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要! F# H: w7 |. i& g
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差& y' P# [6 }* p6 Y4 Q: f# c Y
那PA输出端的ACLR 只会更差
) [5 e# \/ P& }9 \. r5 C; h' j0 m3 Z8 J( V
: V% T# Z+ u4 q, J0 \# t
. l# M$ C# G% G+ t; s
0 |3 a3 ^) J) _9 B0 G% D
! C0 V2 M/ z7 J
9 v2 Z: N1 c& X# v/ ~9 `9 e
/ x* }8 q5 [" Q- c, F$ k' b! ~9 B
3 Z3 S8 r8 @$ d x/ G* _
$ b5 {: O" s) b* H/ J8 W) @1 p3 h3 i" R5 Y0 F6 l
7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度 5 x" t5 `- ~: v ]: r5 T" [9 s- ~
) x, x+ |0 b& U" n
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), p) ]8 H& E% Q( I6 X3 n
7 p7 Q8 j2 n6 ~, U2 a ' U1 Y4 D$ O) H7 v, [1 R
: i7 O) `' ~8 }8 p, q因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下
( y) D- c0 Y8 I5 m5 b7 g& V
& h# q Y1 b, p
! w. e4 f1 `% Z2 Y6 x2 q* P( o$ }1 L# @6 O* h# o0 g
w; V" g% u% s# q/ L5 s* j# j4 Q' E3 O7 F$ j
9 W0 E9 l: z! j
9 s( o% @3 y. h [# j. h5 F( ^- L5 W3 F! }# l; o$ J
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 :
5 K* c) ]- S+ x2 _. b' _* F
# Y' S3 o4 J3 p& `0 L6 V
4 ?. L' G) b w- O+ y+ g由于DC-DC Converter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 2 W) I! r) S* T# Y3 S! y6 a1 G
8 }' A( q! C: i9 F. j( ~ g
. m& }9 @/ i: C/ T) `' t6 _
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
* ]9 B+ J* L9 Z5 G! T9 ]: ]/ U0 s5 P0 m5 @
4 q! O. S6 k0 {; Y5 x6 z
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 : ( M$ X- T9 ~' }
% l1 H0 t2 Z8 r. u# s( `7 Z
! |9 P3 \- B; G0 }1 S y% [" k S1 v
我们作以下6个实验
* Y" R: |: j9 Q
: L2 \, b1 P' f# V8 f }) @) ?
1 P+ N5 w H. Z [8 M6 k
& {0 s8 H8 q4 F" i! p
" ]# ^8 D1 Z0 h1 V# z2 B
, w3 z2 E; K* |6 x
Q4 U! r% D1 R5 m* I8 [: N/ y5 y4 |( _
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
% n& Q5 t9 J& I S+ k7 H
0 \( E" M m0 e( c
! j p" C% s2 b, a3 X( U9 ]
( i T$ E* o0 f2 w' I0 ] @) `+ x6 C# |9 }# ^+ k- ^
# {, x3 h% g3 Q/ Q' L/ S, v
* e& @- M z7 c
4 ?2 u( J, a8 }+ F' I9 E# n: b! \7 |8 W* }) N$ S- o$ L) Z
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
' T8 q# ^6 a9 k; T+ v2 ]7 |) k% ?4 i" o+ \9 ]
* v2 _0 G/ Y- @
' m- N* G/ }: P* D' p I* Z% ?
$ F, t3 p* U- a- o0 [* J' 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
& w* b1 @. X5 A( A' U
0 [% L [) n% a
7 J; ^" E! F2 J1 e) i: c( f! b
' l: K' U! w [4 v0 o# h) ]( H: B% R: W1 l
# ]0 {: H$ {6 j- ?& H
0 q* j2 B2 \* m( L9 y9 T5 [# y/ H因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向
4 U4 J# I0 i+ U9 @* Y1 A% x# ~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 / J8 s9 u B/ a: ~7 d9 C
) a5 M: L3 {- \3 |; A
2 n. x: I" {6 ^! n0 [3 d- }% m9 J6 K. z
; X1 y! p/ d. l1 o7 a
' f0 p8 H3 M [$ \+ q7 h8 b+ i* p0 e* x% I' \- ~+ l
| 
/1 
发表于 2015-1-28 15:34
收藏
淘帖
支持！
反对！
发表于 2015-3-8 16:32
楼主