射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響

2017-04-01 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

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

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響ansys hfss圖片1

一般來講PA input的SAW Filter 會(huì)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(gè)是SAW Filter本身特性,不過近年來EVM的Fail幾乎不會(huì)是來自這因素,所以這一項(xiàng)知道就好。
第二個(gè)跟 PA input的阻抗有關(guān),一般來講通常會(huì)用0奧姆電阻來作 Co-layout的設(shè)計(jì)以衡量SAW Filter可拿掉與否而可能的測(cè)試結(jié)果如下:

有放SAW Filter時(shí),其PA 輸入阻抗偏離 50 歐姆,以至于反射的能量打到 VCO產(chǎn)生 VCO Pulling,那么 EVM 當(dāng)然差。

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響ansys hfss圖片2

而拿掉 SAW Filter把 0 歐姆電阻放上去,此時(shí)其 PA 輸入阻抗接近 50 歐姆,減少了能量的反射,VCO Pulling 消失,當(dāng)然 EVM 就改善。

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響ansys hfss圖片3

或是從 Load-pull 的角度來分析,放SAW Filter 時(shí) 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(shí) 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(jīng)差了。加上 PA 是最大的非線性貢獻(xiàn)者,PA 輸出的 EVM當(dāng)然只會(huì)更差。而拿掉 SAW Filter,把 0 歐姆電阻放上去,此時(shí)其 PA 輸入阻抗接近 50 歐姆,亦即此時(shí) 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(jīng)過了 PA,其PA 輸出的 EVM也還算可以接受。

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響ansys hfss圖片4

會(huì)產(chǎn)生這原因,主要是 Matching 沒調(diào)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(jīng)是一個(gè)阻抗不連續(xù)面了,會(huì)造成阻抗偏移加上 PCB 的寄生效應(yīng),所以很可能該 SAW Filter焊在 PCB 上后其阻抗并非50歐姆。

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響HFSS培訓(xùn)的效果圖片5

而在調(diào) Matching1 跟 Matching2 時(shí)很可能都是分段來調(diào)也都各別很接近50歐姆,但匹配是要看整體,前述說過此時(shí) SAW Filter很可能已經(jīng)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(diào)到50歐姆只是補(bǔ)償 PCB 走線的阻抗偏移,若 Matching1 跟 Matching2 沒有微調(diào)去補(bǔ)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(diào) 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(diào)都調(diào)不到 50 奧姆,那就要檢查一下Layout是不是有殘段?

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響HFSS培訓(xùn)的效果圖片6

如上圖,實(shí)際 Layout上,在走 SAW Filter 這路時(shí)(亦即 0歐姆電阻拔除時(shí)),其SAW Filter 輸入輸出端,會(huì)有殘段,這殘段會(huì)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(yīng)不嚴(yán)重或許 Matching1 跟 Matching2 還可以調(diào)回來但若太嚴(yán)重就很可能會(huì)調(diào)不回來更重要的是,Stub1跟 Stub2 造成的 Stub effect,會(huì)因寄生電容造成額外的Insertion Loss,這就不是 Matching可以調(diào)回來的。
另外,RF 走線的分支點(diǎn),必須很靠近 SAW Filter。

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響HFSS分析圖片7

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

1. 必須放兩個(gè) 0歐姆電阻

2. 分支點(diǎn)必須極靠近 SAW Filter

3. 0歐姆電阻必須極靠近分支點(diǎn)

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響HFSS分析圖片8

第三個(gè)是 SAW Filter的 Insertion Loss

射頻調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享：PA 輸入端SAW Filter 對(duì)于EVM的影響HFSS分析圖片9

先做一下簡單的 Link Budget計(jì)算假設(shè)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(dāng)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?yàn)槿缜笆鼋鼛啄?EVM 的 Fail幾乎不會(huì)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(dāng)然若拿掉 SAW Filter 對(duì)靈敏度沒有影響,那原則上可以拿掉。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才