临道泄露比ACLR相关简单分析


ACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio,临道泄露比),是描述本机对其他设备的干扰,用来考量发射机所泄漏的信号,对相同或相似制式设备的接收机造成的干扰,干扰信号以同频同带宽的模式落到接收机带内,形成对接收机接收信号的同频干扰。在LTE中,ACLR的测试有两种设置:EUTRA和UTRA。前者描述LTE系统对LTE系统的干扰,后者描述LTE系统对UMTS系统的干扰。所以我们可以看到EUTRA ACLR的测量带宽是LTE RB的占用带宽,UTRA ACLR的测量带宽是UMTS信号的占用带宽(FDD系统3.84MHz)。

影响ACLR因素有哪些?

1.前端插损大;

2.饱和功率低;

3.匹配位置不对;

4.PA增益模式设错(低增益大功率);

5.VCC电压太低;

6.MIPI bias 设错(高通平台还要看ICQ);

7.线性度、输入插损、layout问题等;


1.匹配位置与ACLR

临道泄露比ACLR相关简单分析

从上图Load Pull可以看出,不同位置ACLR值不同,因此在调试过程中要ACLR、功耗和增益三者兼顾。且ACLR跟电流是矛盾关系,这是因为PA的线性度与效率是成反比的,若要 ACLR指标较好,那么IIP3要高,即线性度要好,因此效率就低,耗电流就大;反之,功耗越小,牺牲线性度越大,ACLR就会越差,所以一般而言,调PA的Load-pull时,要调到最常用的50欧,以兼顾ACLR跟电流。

2. 前端插损与ACLR

WCDMA的TX是BPSK调制,LTE为QPSK或16QAM调制,为非恒包络。因此其PA须靠Back-off(功率回退)来维持线性度。当然,Back-off越多,线性度越好,但耗电流也越大。

临道泄露比ACLR相关简单分析

前端插损可包括ASM, Duplexer, Matching, 走线的Insertion Loss等,如果你要达成Target Power,一旦前端插损过大,意味着PA的输出功率就越大。如果PA输出功率越大,那就是Back-off越少,越接近饱和点,其线性度也越差,其ACLR会跟着劣化。

3. PA输入与ACLR

(1)PA的input是DA(Driver Amplifier)的Load-pull,如果PA input的阻抗偏离50欧较远,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PA input的ACLR已经很差,那么PA out的ACLR,只会更差,一般而言,PA输出端的ACLR,都要求至少达到-40 dBc。

(2)LO Leakage跟DA产生的2倍谐波,有可能会在PA内部,产生IMD(交调),进而使ACLR劣化。

临道泄露比ACLR相关简单分析

所以若在PA前端,先用SAW Filter把2倍谐波砍掉,可降低其IMD,进一步改善ACLR。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(Bulk Acoustic Wave,体声波滤波器,更高的频率等级、更低的插入损耗、边缘斜率极高和抑制能力优秀的窄带滤波器)的ACLR,会比使用SAW(Surface Acoustic Wave,声表面波滤波器)来得好。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需输出更大的输出功率来满足PA的输入范围,若低于下限则无法驱动PA。

临道泄露比ACLR相关简单分析

4. IR Drop(压降)与ACLR

Vcc越小,其ACLR越差,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,即Cgd, 当VCC变低时,Cgd会变大,当Cgd变大时,则容抗会变小,因此部分输入信号,会通过Cgd,由闸极耦合到汲极,即右图中的Feedthrough现象,导致输出信号有严重的失真,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。

临道泄露比ACLR相关简单分析

5.校准

不论是饱和PA,或是线性PA,皆可通过校准来提升线性度与效率,最常见的校准方式为DPD(Digital Pre-Distortion),先提供一个与PA输出特性曲线完全相反的特性曲线,即反函数,接着再合成,修正AM-AM&AM-PM特性,最后便能产生线性的输出做完预失真后,因为提升了PA的线性度,其ACLR明显改善许多。

临道泄露比ACLR相关简单分析

6.DC-DC Power

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 :由于DC-DC Converter的Switching Noise会与RF主频产生IMD2,坐落在主频两侧,会影响左右两旁的ACLR,DC-DC Converter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,共地会使磁珠或电感,完全无抑制作用。

临道泄露比ACLR相关简单分析


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