射頻調試經驗分享：PA 輸入端SAW Filter 對于EVM的影響

2017-04-01 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

作者簡介:criterion EETOP熱心網友,來自臺灣省的資深射頻工程師,在EETOP發(fā)布有幾十篇高質量的射頻原創(chuàng)文章。

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一般來講PA input的SAW Filter 會影響EVM主因有三 :

SAW Filter 的 Group Delay
VCO Pulling 跟 DA 的 Load-pull
SAW Filter 的Insertion Loss

第一個是SAW Filter本身特性,不過近年來EVM的Fail幾乎不會是來自這因素,所以這一項知道就好。
第二個跟 PA input的阻抗有關,一般來講通常會用0奧姆電阻來作 Co-layout的設計以衡量SAW Filter可拿掉與否而可能的測試結果如下:

有放SAW Filter時,其PA 輸入阻抗偏離 50 歐姆,以至于反射的能量打到 VCO產生 VCO Pulling,那么 EVM 當然差。

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而拿掉 SAW Filter把 0 歐姆電阻放上去,此時其 PA 輸入阻抗接近 50 歐姆,減少了能量的反射,VCO Pulling 消失,當然 EVM 就改善。

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或是從 Load-pull 的角度來分析,放SAW Filter 時 PA輸入阻抗偏離 50 歐姆, 而 PA 的輸入阻抗正好也是 DA(Driver Amplifier)的 Load-pull, 換句話說此時 DA 看出去的 Load-pull 偏離 50 歐姆,線性度不好,以至于收發(fā)器出來的 EVM 就已經差了。加上 PA 是最大的非線性貢獻者,PA 輸出的 EVM當然只會更差。而拿掉 SAW Filter,把 0 歐姆電阻放上去,此時其 PA 輸入阻抗接近 50 歐姆,亦即此時 DA 看出去的 Load-pull 接近 50 歐姆,線性度很好,以至于收發(fā)器出來的 EVM 很好。即便經過了 PA,其PA 輸出的 EVM也還算可以接受。

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會產生這原因,主要是 Matching 沒調好 ,由上圖可知即便SAW Filter本身組件是 50歐姆,但Pad與走線的接合處已經是一個阻抗不連續(xù)面了,會造成阻抗偏移加上 PCB 的寄生效應,所以很可能該 SAW Filter焊在 PCB 上后其阻抗并非50歐姆。

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而在調 Matching1 跟 Matching2 時很可能都是分段來調也都各別很接近50歐姆,但匹配是要看整體,前述說過此時 SAW Filter很可能已經非50歐姆。換言之即便 Matching1 跟 Matching2都很接近50歐姆,但由于SAW Filter的非50歐姆,使得收發(fā)器看出去的阻抗依然偏離50歐姆。Matching1 跟 Matching2 調到50歐姆只是補償 PCB 走線的阻抗偏移,若 Matching1 跟 Matching2 沒有微調去補償 SAW Filter的阻抗偏移,則整體阻抗依然偏離 50歐姆,畢竟匹配是要看整體所以改善方式就是微調 Matching1 跟 Matching2,直到(收發(fā)器輸出=>SAW Filter => PA輸入)這一整段都接近 50歐姆Author : Criterion 如果這一整段怎么調都調不到 50 奧姆,那就要檢查一下Layout是不是有殘段?

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如上圖,實際 Layout上,在走 SAW Filter 這路時(亦即 0歐姆電阻拔除時),其SAW Filter 輸入輸出端,會有殘段,這殘段會有寄生電感跟寄生電容以至于改變了阻抗所以前述所說即便 Matching1 跟 Matching2 都很接近 50歐姆,但收發(fā)器看出去的阻抗依然偏離 50歐姆。除了是來自 SAW Filter 的因素外也可能是來自殘段的因素,若這寄生效應不嚴重或許 Matching1 跟 Matching2 還可以調回來但若太嚴重就很可能會調不回來更重要的是,Stub1跟 Stub2 造成的 Stub effect,會因寄生電容造成額外的Insertion Loss,這就不是 Matching可以調回來的。
另外,RF 走線的分支點,必須很靠近 SAW Filter。

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如上圖,假設分支點離 SAW Filter太遠,那么走 0歐姆電阻這路時(亦即 SAW Filter 拔除時),Stub1 跟 Stub2,會造成阻抗偏移。就算Matching1跟Matching2可以調回來但Stub1跟Stub2造成的Stub effect, 會因寄生電容造成額外的 Insertion Loss,這就不是 Matching 可以調回來的所以采用 Co-layout 時,為了將 Stub Effect 降到最低:

1. 必須放兩個 0歐姆電阻

2. 分支點必須極靠近 SAW Filter

3. 0歐姆電阻必須極靠近分支點

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第三個是 SAW Filter的 Insertion Loss

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先做一下簡單的 Link Budget計算假設不管有沒有SAW Filter其Connector 能量到的最大飽和功率都是 28dBm,PA輸出的Post-loss算3dB,PA的Gain為28dB,這樣推算出來不管有沒有SAW Filter,PA input 都為3dBm,而 SAW Filter 的 IL 為2dB。換言之若有放 SAW則收發(fā)器的輸出為5dBm,若無放 SAW則收發(fā)器的輸出為3dBm以 DA角度來講輸出功率越大線性度越差當然 EVM 就不好。

原則上如前述先確定(收發(fā)器輸出=>SAW Filter => PA輸入),這一整段是否接近 50歐姆? 如果是但EVM 依然 Fail那基本上SAW Filter的Insertion Loss就是造成 EVM 不好的元兇,因為如前述近幾年 EVM 的 Fail幾乎不會來自 SAW Filter的 Group Delay。解決之道就是換一顆 Pin-to-Pin且 IL較小的 SAW Filter當然若拿掉 SAW Filter 對靈敏度沒有影響,那原則上可以拿掉。

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