搜索PA下方铺地不够，对RF性能的影响
2017-02-17 by:CAE仿真在线 来源:互联网
以Thermal 的角度来分析,当你下层有地的时候,PA 散发的热,可以透过GND Via 导到下层地,先把热散掉一部分,其余再散到Main GND。
但是,如果下层不铺地
我们由下图的公式可知,电阻跟导线长度成正比,
而我们又知道
Layer 1 => Main GND 的GND Via 长度
肯定是比
Layer 1 => Layer 2 的GND Via 长度
还要来的长,这意味着,如果你光靠Main GND 来散热,那么GND Via 的电阻会变大,(因为长度较长)电阻越大,热就越不易传递。换言之,当你下层有铺地,热可以轻易透过GND Via 传导过去(因为距离短 电阻小)。但下层不铺地,那么热就不易透过GND Via 传导过去(因为距离长 电阻大)。此时散热效果就大打折扣,最糟情况是热都传不过去Main GND,全都积在PA下方。
倘若PA 散热不好,温度高,一来是Gain 会下降
Gain 下降,则输出功率就变小。
二来是温度一高,线性度就变差。
PA 线性度变差,那就是TX 性能会劣化。
如果是GSM/WCDMA/LTE 这种对输出功率要求很严格的,可能须做温度补偿,使高温的输出功率,跟常温一样。一但这样,那情况更糟,因为这意味着,你要打更大的DAC / RGI,来达到Target Power,意即收发器的输出功率会变大,如下图 :
而由下图可知,PA 的input,其实就是DA 的Output[1]:
所以让DA 的输出功率变大,意味着DA 的线性度变差。换言之,可能此时PA input 的ACLR, EVM 就已经不好了,再经过PA 这个最大的非线性贡献者,只会更加劣化[1]。再加上高温使PA 线性度变差,TX 性能的劣化,就更雪上加霜。
三来是温度一高,Thermal Noise 变大,RX 灵敏度就会差,如下图[2] :
当然,GSM 是分时多工,Tx 跟RX 不会同时运作,问题是,有可能RX 运作,TX Off 时,PCB 温度,瞬间从高温降到常温吗?
当然不可能啊,即便TX Off,但PA 所导致的PCB 温度升高,会使RX 灵敏度劣化。
四来是XO 会因高温频偏,那么就容易有Frequency error 了[3,4]。
第五是倘若双工器又离PA 特近,那主频功率会大幅衰减[5]。因为Duplexer 的频率响应,是会随温度而有所变动,如果离PA 过近,散热又不好,一旦高温使
其频率响应有所偏移,那么很可能主频的功率,会大幅衰减。
尤其是像FBAR 这种Outband 砍比较深的,更会有这种现象。
第六就是VCO 的Phase Noise 会因高温变大,如下图 :
而由下图可知,Phase Noise 大,会提升讯号的Noise Floor,意即信噪比会下降,
而信噪比又与EVM 成反比,如下式[6] :
意即信噪比的下降,会导致EVM 的劣化。
Reference
[1] WCDMA 零中频发射机(TX)之调校指南与原理剖析, EDA365
[2] GSM 射频接收机灵敏度之解析与研究, EDA365
[3] 晶体振荡器(XO)与压控温补振荡器(VCTCXO)之比较, EDA365
[4] TCXO, Temperature Compensated Crystal Oscillator
[5] 双工器(Duplexer)之Layout 注意事项, EDA365
[6] WCDMA 之零中频接收机原理剖析大全, EDA365
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