本帖最后由 criterion 于 2015-3-8 16:42 编辑 4 m" O- r/ [4 }' y1 i. _: C& q
2 u% o/ P! ?. u3 R6 OACLR肯定是受输出功率影响啊
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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+ `& i8 ]. u- o+ K' c! Q
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# X0 d1 K8 K" N! i) P# ~, d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 :8 x9 G& w* E! {+ ?/ k, M
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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; ]+ a/ I5 K5 V z E c9 Y
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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 % q: `; P: N7 v, X
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$ g! K* ]2 b; X* |# L! X2 r) x& g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
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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 , S* T8 x: X1 P3 W p
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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)
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而WCDMA的方块图如下
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5 j/ e' }3 H( Y+ e. B4 b+ ~& dPA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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3 f. ^' }$ d+ s, {, u: V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* b9 z, h/ o, j7 ~9 [% Q
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0 R* v1 ~ V6 p; g4. " S( O( K* u h5 L
" H% Z3 E2 e M, q( N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，: k1 O9 v9 q& X6 @3 f
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6 f* y4 l: ~: Y+ [4 G/ r0 V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)
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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。 ! g" T& ^% u, Z6 a& d! r3 ]5 y
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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 f8 N! o f- ~& H
Y( U% o) M- _% q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。 % a$ O8 w. T9 \
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# [( x5 U1 y9 m而FBAR的带外噪声抑制能力 又会比BAW来得好
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! M% N9 \3 @; y* B4 H- T- |; a当然，有些平台，在PA前端，是没加SAW Filter的。7 `5 u* e" O0 }' z1 d* ]
而拿掉SAW Filter之后，其ACLR也不会比较差。
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这是为什么呢? 其实由以上分析可以知道，* X8 N3 r* i3 D% 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)。
8 Y: j, P% 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，
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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 : + @) ?2 G4 H" {
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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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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 4 a J. U' b9 T( B
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6. 由下图可知 Vcc越小 其ACLR越差
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N) I8 D) L; M5 ?6 B2 u6 S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 : . u/ @& c2 u( B
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9 p* E1 z; Z# g+ y9 R! a而当电压极低时，其Cgd会变大。 $ X0 s9 k7 g3 e2 P" \
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上式是Cgd的容抗，当Cgd变大时，则容抗会变小，
2 u7 r% Y4 ^1 O+ ]- |因此部分输入讯号，+ ^. g! i1 S- [/ @9 l
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 K7 K. W. L9 o/ A' Z _8 D
简单讲 低压会让PA线性度变差/ R/ J% E# h4 D0 k
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" P) j$ B8 Y+ g& ]
那么ACLR就会差
T+ Y7 {# c0 j4 x当然 除了PA电源 收发器的电源也很重要- _8 w& B8 S) p4 R6 k2 w
否则若DA的电源因IR Drop而变小 使得PA输入端的ACLR变差 i' V1 D! N. ]9 _4 N9 C
那PA输出端的ACLR 只会更差# Y+ b: U' u9 ~5 v" J0 n
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. M" ?7 }7 g3 | S2 K7. 在校正时 常会利用所谓的预失真 来提升线性度 ) k5 e* V; e! |& K1 L: s' E& \
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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)
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因此当ACLR差时 不仿先重新校正一下; y8 Y1 J; K3 v4 G
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& Z/ q8 \6 q5 b, E% R8. 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 : " t8 c3 r( E+ H. m) x
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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 $ n, X4 }# `) h: ]( X
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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 6 X- {3 R3 w% g: L; z
. d. {- f( s% V' L* ^3 ~
5 ]! o7 |& e2 @! @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 : ; ?1 G6 Z! } [6 K
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我们作以下6个实验 ) Y9 S0 e# J. Z; n) Y9 _* W v
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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
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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; v" J9 [+ \- |+ y% S: O( j
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! d- {7 u; T6 E* h y: F' F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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* C6 Q9 F8 D9 j8 K' O, E% _因此总结一下 ACLR劣化时 可以注意的8个方向 4 K( E; [0 L: o7 A9 s# X" X0 l
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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