PA下方鋪地不夠,對(duì)RF性能的影響
2017-02-17 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
以Thermal 的角度來(lái)分析,當(dāng)你下層有地的時(shí)候,PA 散發(fā)的熱,可以透過(guò)GND Via 導(dǎo)到下層地,先把熱散掉一部分,其余再散到Main GND。
但是,如果下層不鋪地
我們由下圖的公式可知,電阻跟導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度成正比,
而我們又知道
Layer 1 => Main GND 的GND Via 長(zhǎng)度
肯定是比
Layer 1 => Layer 2 的GND Via 長(zhǎng)度
還要來(lái)的長(zhǎng),這意味著,如果你光靠Main GND 來(lái)散熱,那么GND Via 的電阻會(huì)變大,(因?yàn)殚L(zhǎng)度較長(zhǎng))電阻越大,熱就越不易傳遞。換言之,當(dāng)你下層有鋪地,熱可以輕易透過(guò)GND Via 傳導(dǎo)過(guò)去(因?yàn)榫嚯x短 電阻小)。但下層不鋪地,那么熱就不易透過(guò)GND Via 傳導(dǎo)過(guò)去(因?yàn)榫嚯x長(zhǎng) 電阻大)。此時(shí)散熱效果就大打折扣,最糟情況是熱都傳不過(guò)去Main GND,全都積在PA下方。
倘若PA 散熱不好,溫度高,一來(lái)是Gain 會(huì)下降
Gain 下降,則輸出功率就變小。
二來(lái)是溫度一高,線(xiàn)性度就變差。
PA 線(xiàn)性度變差,那就是TX 性能會(huì)劣化。
如果是GSM/WCDMA/LTE 這種對(duì)輸出功率要求很?chē)?yán)格的,可能須做溫度補(bǔ)償,使高溫的輸出功率,跟常溫一樣。一但這樣,那情況更糟,因?yàn)檫@意味著,你要打更大的DAC / RGI,來(lái)達(dá)到Target Power,意即收發(fā)器的輸出功率會(huì)變大,如下圖 :
而由下圖可知,PA 的input,其實(shí)就是DA 的Output[1]:
所以讓DA 的輸出功率變大,意味著DA 的線(xiàn)性度變差。換言之,可能此時(shí)PA input 的ACLR, EVM 就已經(jīng)不好了,再經(jīng)過(guò)PA 這個(gè)最大的非線(xiàn)性貢獻(xiàn)者,只會(huì)更加劣化[1]。再加上高溫使PA 線(xiàn)性度變差,TX 性能的劣化,就更雪上加霜。
三來(lái)是溫度一高,Thermal Noise 變大,RX 靈敏度就會(huì)差,如下圖[2] :
當(dāng)然,GSM 是分時(shí)多工,Tx 跟RX 不會(huì)同時(shí)運(yùn)作,問(wèn)題是,有可能RX 運(yùn)作,TX Off 時(shí),PCB 溫度,瞬間從高溫降到常溫嗎?
當(dāng)然不可能啊,即便TX Off,但PA 所導(dǎo)致的PCB 溫度升高,會(huì)使RX 靈敏度劣化。
四來(lái)是XO 會(huì)因高溫頻偏,那么就容易有Frequency error 了[3,4]。
第五是倘若雙工器又離PA 特近,那主頻功率會(huì)大幅衰減[5]。因?yàn)镈uplexer 的頻率響應(yīng),是會(huì)隨溫度而有所變動(dòng),如果離PA 過(guò)近,散熱又不好,一旦高溫使
其頻率響應(yīng)有所偏移,那么很可能主頻的功率,會(huì)大幅衰減。
尤其是像FBAR 這種Outband 砍比較深的,更會(huì)有這種現(xiàn)象。
第六就是VCO 的Phase Noise 會(huì)因高溫變大,如下圖 :
而由下圖可知,Phase Noise 大,會(huì)提升訊號(hào)的Noise Floor,意即信噪比會(huì)下降,
而信噪比又與EVM 成反比,如下式[6] :
意即信噪比的下降,會(huì)導(dǎo)致EVM 的劣化。
Reference
[1] WCDMA 零中頻發(fā)射機(jī)(TX)之調(diào)校指南與原理剖析, EDA365
[2] GSM 射頻接收機(jī)靈敏度之解析與研究, EDA365
[3] 晶體振蕩器(XO)與壓控溫補(bǔ)振蕩器(VCTCXO)之比較, EDA365
[4] TCXO, Temperature Compensated Crystal Oscillator
[5] 雙工器(Duplexer)之Layout 注意事項(xiàng), EDA365
[6] WCDMA 之零中頻接收機(jī)原理剖析大全, EDA365
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