射频调试经验分享：PA 输入端SAW Filter 对于EVM的影响

2017-04-01 by:CAE仿真在线来源:互联网

作者简介:criterion EETOP热心网友,来自台湾省的资深射频工程师,在EETOP发布有几十篇高质量的射频原创文章。

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一般来讲PA input的SAW Filter 会影响EVM主因有三 :

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

第一个是SAW Filter本身特性,不过近年来EVM的Fail几乎不会是来自这因素,所以这一项知道就好。
第二个跟 PA input的阻抗有关,一般来讲通常会用0奥姆电阻来作 Co-layout的设计以衡量SAW Filter可拿掉与否而可能的测试结果如下:

有放SAW Filter时,其PA 输入阻抗偏离 50 欧姆,以至于反射的能量打到 VCO产生 VCO Pulling,那么 EVM 当然差。

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而拿掉 SAW Filter把 0 欧姆电阻放上去,此时其 PA 输入阻抗接近 50 欧姆,减少了能量的反射,VCO Pulling 消失,当然 EVM 就改善。

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或是从 Load-pull 的角度来分析,放SAW Filter 时 PA输入阻抗偏离 50 欧姆, 而 PA 的输入阻抗正好也是 DA(Driver Amplifier)的 Load-pull, 换句话说此时 DA 看出去的 Load-pull 偏离 50 欧姆,线性度不好,以至于收发器出来的 EVM 就已经差了。加上 PA 是最大的非线性贡献者,PA 输出的 EVM当然只会更差。而拿掉 SAW Filter,把 0 欧姆电阻放上去,此时其 PA 输入阻抗接近 50 欧姆,亦即此时 DA 看出去的 Load-pull 接近 50 欧姆,线性度很好,以至于收发器出来的 EVM 很好。即便经过了 PA,其PA 输出的 EVM也还算可以接受。

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会产生这原因,主要是 Matching 没调好 ,由上图可知即便SAW Filter本身组件是 50欧姆,但Pad与走线的接合处已经是一个阻抗不连续面了,会造成阻抗偏移加上 PCB 的寄生效应,所以很可能该 SAW Filter焊在 PCB 上后其阻抗并非50欧姆。

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而在调 Matching1 跟 Matching2 时很可能都是分段来调也都各别很接近50欧姆,但匹配是要看整体,前述说过此时 SAW Filter很可能已经非50欧姆。换言之即便 Matching1 跟 Matching2都很接近50欧姆,但由于SAW Filter的非50欧姆,使得收发器看出去的阻抗依然偏离50欧姆。Matching1 跟 Matching2 调到50欧姆只是补偿 PCB 走线的阻抗偏移,若 Matching1 跟 Matching2 没有微调去补偿 SAW Filter的阻抗偏移,则整体阻抗依然偏离 50欧姆,毕竟匹配是要看整体所以改善方式就是微调 Matching1 跟 Matching2,直到(收发器输出=>SAW Filter => PA输入)这一整段都接近 50欧姆Author : Criterion 如果这一整段怎么调都调不到 50 奥姆,那就要检查一下Layout是不是有残段?

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如上图,实际 Layout上,在走 SAW Filter 这路时(亦即 0欧姆电阻拔除时),其SAW Filter 输入输出端,会有残段,这残段会有寄生电感跟寄生电容以至于改变了阻抗所以前述所说即便 Matching1 跟 Matching2 都很接近 50欧姆,但收发器看出去的阻抗依然偏离 50欧姆。除了是来自 SAW Filter 的因素外也可能是来自残段的因素,若这寄生效应不严重或许 Matching1 跟 Matching2 还可以调回来但若太严重就很可能会调不回来更重要的是,Stub1跟 Stub2 造成的 Stub effect,会因寄生电容造成额外的Insertion Loss,这就不是 Matching可以调回来的。
另外,RF 走线的分支点,必须很靠近 SAW Filter。

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如上图,假设分支点离 SAW Filter太远,那么走 0欧姆电阻这路时(亦即 SAW Filter 拔除时),Stub1 跟 Stub2,会造成阻抗偏移。就算Matching1跟Matching2可以调回来但Stub1跟Stub2造成的Stub effect, 会因寄生电容造成额外的 Insertion Loss,这就不是 Matching 可以调回来的所以采用 Co-layout 时,为了将 Stub Effect 降到最低:

1. 必须放两个 0欧姆电阻

2. 分支点必须极靠近 SAW Filter

3. 0欧姆电阻必须极靠近分支点

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第三个是 SAW Filter的 Insertion Loss

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先做一下简单的 Link Budget计算假设不管有没有SAW Filter其Connector 能量到的最大饱和功率都是 28dBm,PA输出的Post-loss算3dB,PA的Gain为28dB,这样推算出来不管有没有SAW Filter,PA input 都为3dBm,而 SAW Filter 的 IL 为2dB。换言之若有放 SAW则收发器的输出为5dBm,若无放 SAW则收发器的输出为3dBm以 DA角度来讲输出功率越大线性度越差当然 EVM 就不好。

原则上如前述先确定(收发器输出=>SAW Filter => PA输入),这一整段是否接近 50欧姆? 如果是但EVM 依然 Fail那基本上SAW Filter的Insertion Loss就是造成 EVM 不好的元凶,因为如前述近几年 EVM 的 Fail几乎不会来自 SAW Filter的 Group Delay。解决之道就是换一颗 Pin-to-Pin且 IL较小的 SAW Filter当然若拿掉 SAW Filter 对灵敏度没有影响,那原则上可以拿掉。

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