《不同调制对多模功率放大器线性度与效率之影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不同调制对多模功率放大器线性度与效率之影响（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 不同调制对多模功率放大器线性不同调制对多模功率放大器线性不同调制对多模功率放大器线性不同调制对多模功率放大器线性度与效率之影响度与效率之影响度与效率之影响度与效率之影响 1由1已知多频功率放大器的考虑，接着再谈多模功率放大器，以 TriQuint 为例 如下图2 : 由上图可知，多模顾名思义，会同时支持相近频段的不同射频功能，例如 WCDMA 的 Band 5 (824 MHz 849 MHz)跟 LTE 的 Band 26 (814 MHz 849 MHz)。 2而 WCDMA / HSUPA / LTE 的 PAR 不同，如下图 : 针对这些有 PAR， 亦即非恒包络的调制， 功率放大器
2、在操作时， 必须 Back-off， 确保输出功率操作在线性区域范围内，以维持线性度4-5，如下图 : 3否则若输出功率超出线性区 ， 波形可能会被截波 ， 导致失真 ， 进而使线性度变差， TX 性能劣化，如下图6 : 所以若有了以上 Post PA Loss 跟 PAR 的概念，根据简单的 Link Budget 推算， Min P1dB = Target Power + PA Post Loss + PARMin P1dB = Target Power + PA Post Loss + PARMin P1dB = Target Power + PA Post Loss + PARMin
3、P1dB = Target Power + PA Post Loss + PAR 即可推算出 LTE / HSUPA / WCDMA 分别所需要的最小 P1dB，如下表 : 4由上表可以看到，以 WCDMA 跟 HSUPA 来做比较，因为同一颗功率放大器，频段一样，所以 Post-PA Loss 一样，同时，Target Power 也一样，但 PAR 不同，所以 P1dB 要求不同。因此，多模功率放大器的挑战跟考虑，在于当系统在不同调制方案间转换时，不能针对系统进行全面优化7。我们用下图来解释 : 今天一颗多模的功率放大器，同时支持 WCDMA / HSUPA / LTE，依前述推算，这颗功
4、率放大器的 P1dB，一定至少要 35.5 dBm，才不会使 LTE 讯号失真。 5由上图可知 ， 功率放大器的效率 ， 是跟输出功率成正比 ， 在饱和点时效率会最高， 所以 GSM 才可以用饱和 PA 作放大，因为 GSM 的 PAR 为 0，不需 Back-of， 同时可获得最大效率4。那么，由这结论推断的话，上述那颗多模的功率放大器，操作在 HSUPA 跟 WCDMA 时，因为输出功率都是 28 dBm，是否意味着效率一样? 答案是不一样! 因为由前述表格分析可知，这颗多模的功率放大器，其 P1dB为 35.5 dBm，而 HSUPA 只需 34.5 dBm 的 P1dB，所以切换到 H
5、SUPA 时，会额外多1 dB的Back-off 。 同理， 切换到WCDMA时， 会额外多4 dB的Back-off， 因为 WCDMA 额外多出的 Back-off 较多 ， 所以即便同样的输出功率 ， 但 WCDMA的效率会较低，因此，由 HSUPA 向 WCDMA 模式的转变，系统的效率将大大降低7。 6前述说过，Back-off 是避免失真的一种手段，Back-off 越多，固然会产生上述所说，效率较低的情况，但好处是线性度会更佳，亦即 TX 性能可以更优化，我们以下表来做说明 : 上表是 ANADIGICS 出产的两款功率放大器8-9，在 WCDMA Band 8 的 ACLR /
6、 PAE 比较，我们可以看到，在 ACLR 方面，多模功率放大器的性能会比较好， 这是因为多模功率放大器要支持 LTE， 其 P1dB 必定会比单模功率放大器来的高，故同样操作在 WCDMA 时，其多模功率放大器的 Back-off 较多，故线性度较佳。但也因为 Back-off 较多，故同样操作在 WCDMA，其多模功率放大器的 PAE，很明显就比单模功率放大器低上许多。 7再以前述的多模功率放大器，来做线性度分析，由上表可知，因为 LTE 的 P1dB要求最高，所以线性度要求最高，同时也因为其额外 Back-off 的量最少，所以相较于 HSUPA / WCDMA，其线性度会最差。反之，因
7、为 WCDMA 的 P1dB 要求最低，所以线性度要求最低。同时也因为其额外 Back-off 的量最多，所以相较于 HSUPA / LTE，其线性度会最好。所以某种程度上，也可解释为何 LTE 的ACLR，比 WCDMA 的 ACLR 更容易 Fail，也更难调校，因为 ACLR 就是在测TX 端的 IIP310，而 LTE 对线性度要求比 WCDMA 高，所以 LTE 的 ACLR 会较难调校，也较易 Fail。 8而在 AVAGO 的文檔中，也提到了这点，如下图11 : 如前述，因为不同调制方式，其所需 P1dB 不同，因此对线性度要求不同，亦即所造成的非线性失真程度也不同12-13。因
8、此当这颗多模功率放大器，由WCDMA 切换到 LTE 时，其线性度会变差，TX 性能可能会劣化。 9因此，由于功率放大器输出端的匹配，都是 Load-pull 的一部分，如果要验证其多模功率放大器看出去的 Load-pull，需不需要微调，请问 WCDMA / HSUPA / LTE 这三个 Mode，验证顺序为何? 答案是 : LTE = HSUPA = WCDMA 原因如前述 ， 因为 LTE 对线性度要求最高 ， 所以如果 LTE 的 TX 性能可以 Pass， 那么基本上相较于 LTE，对线性度要求比较没那么高的 HSUPA 跟 WCDMA， 其 TX 性能理论上只会更好，不会更差。换
9、言之，也因为这组 Load-pull 已提供给 LTE 足够的线性度，所以相较于 LTE，这组 Load-pull 提供给 HSUPA 跟WCDMA 的线性度，只会更好，不会更差 。因此，如果 LTE 的 TX 性能可以Pass，表示这组 Load-pull 基本上不需再微调，即便 HSUPA / WCDMA 的 TX性能却 Fail，那也不会是 Load-pull 造成的，应再找其他 Root Cause 才是。 10ReferenceReferenceReferenceReference 1 多频功率放大器之输出损耗(Post PA Loss)对效率与线性度之影响, 百度文库 2 GaAs
10、 will fend off silicon CMOS in handset front-ends 3 Envelope Tracking Technology for 4G Smartphones 4 极化调制之 EDGE 功率放大器, 百度文库 5 PAPR reduction using Magnitude Modulation techniques 6 Wideband Digital Pre-Distortion Modeling for LTE-Advanced, Agilent 7 3G/4G Multimode Cellular Front End Challenges, RF
11、MD 8 ALT6526，Multi-Band LTE/CDMA/WCDMA/HSPA Power Amplifier, ANADIGICS 9 AWT5008，High Efficiency UMTS 900 (Band 8) WCDMA Linear PAM, ANADIGICS 10 WCDMA 零中频发射机(TX)之调校指南与原理剖析, 百度文库 1111 Some Trends In Multi-Band Multi-Mode RF Front End Components, AVAGO 12 LTE Power Amplifier Module Design: Challenges and Trends 13 Modulation Schemes Effect on RF Power Amplifier Nonlinearity and RFPA Linearization Techniques 12
