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本帖最后由 紫菁 于 2017-9-29 14:34 编辑 ! I+ K" [' U+ t' W6 P
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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
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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 : + a) ?( u0 H+ A3 H6 \9 `
0 H/ Z- n5 \5 i
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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) ^0 _# Y& o/ f& S2 n3 u
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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3 ]3 M1 v: s# ?! M' y, T
2. 另外 厂商多半会有PA的Load pull图 , A: t0 W9 W9 q$ Z6 B
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6 g& p: }' L. p6 _# Y3 S1 [6 P5 I! J3 X
+ O/ U' ^# T4 J+ ` K' ~
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: S8 G; Z: y3 G3 d0 F) D6 U
( d. z) D- n. D. I) d . z- L. l3 d: k: U- N
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)
- f H" n8 s5 I& T1 {/ Z2 r" I 当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。
/ l$ E1 R# R; F! v& Q8 }* C7 Y 而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。
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2 f4 _* j) P3 B
, }/ }1 z9 s8 S) F3 `7 o$ ?9 L
这是为什么呢?
& ~6 f9 q U, j6 m% [- E4 `; o' b 其实由以上分析可以知道，PA前端的SAW Filter，之所以能改善ACLR，% a; b+ v% j) `& c$ g
主要原因是抑制Transceiver所产生的Outband Noise(包含谐波)。9 }% h3 i# t0 \; A1 R9 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， 2 Q0 o( z$ _! M* Q5 ]
* ]0 I2 c( v$ b, Q6 F9 R
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) u9 x: h: M: H5 i/ ]. @0 w1 c5 D1 N1 }* c
7 [2 x: g- q) h* m
而不管是PA, 还是DA, 若输出功率越大，则ACLR越差， 如下图 : 7 z6 n2 ~, u: X; b
5 W& b' E o2 G6 L5 Y+ k9 t
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 ( O- O) y* J2 G1 G; u
. \2 l- V; y1 A9 X
9 m/ K8 {6 a% z+ J( O+ i" u
6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差 ; }) o% Q' O G
8 C7 J# M4 m6 L. m: Q& r1 v
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 : $ o9 a G( W. W2 G0 s9 [
9 m* q" h8 f4 C
5 L; m$ h2 V( a; \( X% _% i" Q/ w
而当电压极低时，其Cgd会变大。 4 r! v. L. A1 f# a2 q- [
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1 r; _6 X3 o, O2 P, M2 b, G9 S
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* T S/ Q% A8 j2 J b
5 u$ S# r G% X6 F4 @# E: o
8 \! b( m& K* Q" R 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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+ k# W. l1 |, \# j% l
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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因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下
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+ i4 n1 R/ z( z. ^ 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 :
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; H5 l, v# G9 j0 H1 {
由于DC-DCConverter的SwitchingNoise 会与RF主频产生IMD2 座落在主频两侧
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% s! G$ X) a- m9 Q" S$ _
. I% D0 M0 Q* T' Q) r+ C: D! G
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 :
5 P* _' l: s7 O7 K. n
4 ^6 y3 o; A. C0 H r4 ?0 N4 ?1 t
我们作以下6个实验 1 w- R3 s1 D! n% n' Z% h
% ^) Q* O7 y8 D9 @4 ~" I# M, i8 H @1 @
6 Y5 q- n) 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
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! v b5 z# i3 i
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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 " |2 R$ H/ B( j) T: B; |5 ?
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( G/ d& G5 k$ a ] Z& L
- q/ \' M7 t7 T, @4 b; k
5 M9 r) u) u, e0 y4 N+ x/ g; t6 \4 t+ G- }* e- A
7 K. F. s+ ?: r% f9 b 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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发表于 2015-3-8 16:55
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发表于 2019-10-14 09:07
