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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-29 14:34 编辑
! o, }: K, C, y. g% B6 k, D
0 |8 i' m/ D. w8 E3 F* ?: {' N1. 当你输出功率太大 会使PA操作在饱和区 产生非线性效应
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5 p1 h# Z) i5 w: n; C9 \" F
' C. ^; [, w7 l. a5 }+ f* z
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 :
3 m2 G0 U* \. M3 t8 A* g6 K
) }& H, h) }0 d
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 * \+ } N, N% g# b* b: G& H
& N+ B) `' K- R. c0 I3 E; a
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 t! I: }+ Q2 ^0 [: c4 w V
4 m. X6 P$ Y# d8 [
, S& p7 u. p3 D- L
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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- P7 I# \5 O" [8 m% \/ L& i
- p+ ~+ h1 Q6 Q) W: ] 2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图
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+ A2 Q' o% n0 N
r/ P. k3 K3 H0 D2 p
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 H. G8 n+ n: F9 e: ~2 m- q" C3 B) Q
# |( n' f. E9 ?' \; R+ C9 p
# F/ _) T1 N& ^* {+ a& k1 W
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)
$ P) G; D4 x& ~) P& i8 s5 g 当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。* T6 c/ K. e5 @; v( H9 x7 V
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。 / S0 _" g8 F7 l. J5 E
5 f: `+ p A& E. k$ P# W1 I7 G+ L9 U
& i2 M/ }: J' g! i7 _
这是为什么呢?
7 @% \4 V0 j' W- z: ` 其实由以上分析可以知道，PA前端的SAW Filter，之所以能改善ACLR，
1 x4 z* C; R8 i0 W- z 主要原因是抑制Transceiver所产生的Outband Noise(包含谐波)。& ^+ y9 U$ p7 M7 f6 U b( Q4 h
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， 9 l, A- @# t9 N+ R' G1 y8 O
8 U3 Z4 S( M/ p9 o! ?$ s9 J
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& i5 p8 l1 C; m, K3 ]( S- a: O9 U \+ S
7 I: e2 M$ ^; v+ J. p0 S
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 :
$ ]$ Q: E$ e- a" {' M4 q5 e% \. P- P7 H
. i* W9 K6 L4 [3 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 ; G4 n3 K! V4 H
4 K6 s: ]! o5 j$ m7 u1 h _
6 `9 P; l$ E6 U/ ~. l
6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差
2 t& W+ v' T) c+ [
; ^) T+ r" a! ~ H' e" n
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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0 H; b- B) [0 W9 D; w! q' _' @
$ o+ H6 c7 P6 N6 O8 \7 q* g
而当电压极低时，其Cgd会变大。 ; L! R- u4 e+ j: X) Y+ \; v' ^
$ ?" `0 Q% U6 d! {: y8 o
; Z1 m% J) X' 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
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+ P# `4 R9 M' E* h 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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" u4 I+ y, C( T) _6 B0 S
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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8 P* s- S3 V+ \3 I0 N( i0 u
因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下8 ~, i6 d/ Z- \2 Z% I
2 [% O4 \ H$ ?) D0 `# R. _% d
! ~4 C' I) U9 L/ J- Z# {: K1 `
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 : ( u n6 Q! C1 T
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由于DC-DCConverter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧 ) X9 P8 S4 j' `4 O
7 I; ~: f/ G/ s; h
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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 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 i% ~* j6 F) `+ t3 v
( E; g( v4 a$ U$ T' v$ }; a
我们作以下6个实验
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5 N# Q2 R! F; J9 H' q) f
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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
0 D$ C8 u$ M2 D" q+ [' A. |9 Q3 T. y
2 o+ [4 Z% R+ g, Y! k3 {
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% W$ y" u$ C9 o( a. d; }+ I2 f, q
5 U) m( J5 Q* c% g9 N/ C a
5 z+ Q; w8 Q$ i2 u0 c; m
5 Z, Q" U' w `. x+ B# Q: o
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
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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4 ~, `2 |# j& W, u3 P
$ k. T$ D- V* K* N! Y. ]' Y5 O) Q3 h
$ P: [( `) w6 o) `
0 E7 \6 y# S7 y; o4 ?( |' j) ]
7 W/ s: j; S! _. ~" ], 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 / u( H% R6 ~! _1 l- a! x5 P
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) K" \& F) i1 [8 Y6 G: X+ u! i/ u3 I% t( u+ d7 W$ W! }7 B
4 b) T o; k$ z. Q | 
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发表于 2015-3-8 16:55
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发表于 2019-10-14 09:07
