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1、ACPR (Adjacent channel power ratio) 在无线通信中，会量测 ACPR，以衡量发射端对于邻近通道的干扰程度1。在 WCDMA 中，会以 ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio)，来衡量该指标2 : 而 GSM 中，则是以 ORFS(Output Radio Frequency Spectrum)，来衡量该指标 3-4 : 1 ORFS(Output Radio Frequency Spectrum) 若以频谱为分类，衡量发射端对于其他频率的干扰，可分三类 : In-Channel、 Out-of-Channel、 Out-of-
2、Band。 In-Channel主要测试发射端对于自身通道的干扰， Out-of-Channel 主要测试发射端对于邻近通道的干扰，Out-of-Band 主要测试发 射端对于其他频段的干扰，测试项目如下4 : In-Channel : Frequency error/Phase error、EVM、PVT Out-of-Channel : ORFS、Tx noise in RX band Out-of-Band : Conducted Spurious Emission、Radiation Spurious Emission 前述已知，ORFS 同 WCDMA 的 ACLR，都是衡量发射端对
3、于邻近通道的干扰程 度，但有别于 ACLR，ORFS 又可细分为两项目 : 调制频谱(Spectrum due to Modulation)与开关频谱(Spectrum due to Switching) 2 调制频谱，量的是中间水平区段，主要是衡量讯号在调变过程中，是否会有频谱 扩散的现象。而开关频谱，量的是左右直立区段，主要是衡量讯号在上升与下降 过程中， 是否会有频谱扩散的现象4。 由于 WCDMA 采 FDD(Frequency Division Duplex)机制，其讯号为连续波，因此只需量测调变过程中的频谱扩散现象，但 GSM 为 TDD(Time Division Duplex)
4、机制，其讯号为 Burst 型式，下图是 GSM 之 Burst 的时域与频域表示8 : 3 因此需再加测讯号在上升与下降过程中的频谱扩散现象。 4 也因为 GSM 讯号为 Burst 型式， 因此频谱扩散同时包含了调制频谱与开关频谱， 所以量测调制频谱时，需在时域上锁定水平区段之 50% 90 %处，如此才能去 除开关频谱所造成频谱扩散现象，只量到调制频谱所造成的频谱扩散现象7， 至于锁定水平区段之 50% 90 %处，是为了避开 Training Sequence。 Training Sequence 并非讯号，它是一组在发射前，发端端与接收端都已知的固 定序列。由于讯号在传送过程中，会因
5、多重路径影响，在信道上产生频率响应 ，引起 ISI，导致 BER 上升6。因此需对通道做估测与等化的动作，Training Sequence 便因应而生9。 5 而量开关频谱时， 不需做锁定的动作， 因为开关频谱的强度， 比调制频谱来的大， 所以量测时，只会量到开关频谱所造成的频谱扩散，因此不用特别除去调制频谱 所造成的频谱扩散。 而引起 ORFS 劣化的因素有许多，接下来将一一分析，并阐述解决之道。 6 Calibration 前述已知，GSM 的 ORFS，与 WCDMA 的 ACLR，有着相同指标意义，都是在衡 量对于邻近通道的干扰程度。 而由2可知， 以电路观点， ACLR 便是衡量
6、WCDMA 整体发射端电路的 IIP3，越后级的 IIP3，对整体线性度影响最大，而 PA 正好为 发射端电路的后级，因此可利用提升 PA 线性度，来改善 ORFS。 由2,11可知， 不论是饱和PA， 或是线性PA， 皆可透过校正来提升线性度与效率， 最常见的校正方式为DPD(Digital Pre-Distortion)， 先提供一个与PA输出特性曲线 完全相反的特性曲线，即反函数，接着再合成，修正AMAM & AMPM特性，最后 便能产生线性的输出，如下图 : 若是以 Agilent 8960 来作校正用的仪器， 则必须要有 I/Q Capture 的 License， 这 样仪器才能得
7、知 PA 的原始输出特性，并回传给手机，以便手机进一步生成反函 数并合成之，产生线性输出12, 14，如下图。 7 另外，由2可知，理论上可透过校正，去除 DC Offset，但若未完全去除，则可 能会流入 PA，使 PA 的动态范围缩减，即线性度下降，则 ORFS 便会劣化，因此 需在 PA 输入端，加 DC-Block，以避免 DC Offset 流入 PA，除非是已内建于 PA 里面，例如 RFMD 的 RF3225。 8 由2, 11可知，在高通的 7 系列平台，EDGE 会以极化调制与饱和 PA，来兼具线 性度与耗电流的要求，但 8 系列之后的平台，所支持的线性 PA，其 Gain
8、并非传 统线性 PA 的固定式，而是步阶式，由下图可知，会有三个 Gain 值，分别表示 Low Power Mode，Mid Power Mode，以及 High Power Mode， 而 Gain 采步阶式后，其效率已不输饱和 PA，因此 8 系列之后的平台，EDGE 一 律采用线性 PA2。 9 但是，即便采用线性 PA，其 EDGE 并不像 WCDMA 一般，采用 I/Q Modulation : 而是同 7 系列平台一般，仍采用极化调制，但 AM 讯号与 PM 讯号会在收发器内 就合成，直接经过线性 PA 作放大动作14。 10 因此可知不论线性 PA 或饱和 PA，其 EDGE
9、都会将 AM 讯号与 PM 讯号分两路径 传送，故 AM 讯号与 PM 讯号会有相位差，若其相位差过大，则会影响调变的精 确度，使得调制频谱劣化，故需透过校正，将相位差缩减至 30ns 内15 由上图可知，相位差为零时，其调制频谱最好，而当相位差超过 30ns 时，其调 制频谱便超标。 因此 EDGE 可透过校正，减小 AM 讯号与 PM 讯号的相位差，改善调制频谱。而 虽然 GSM 只有 FM 讯号，没有相位差问题，但透过校正，可改善 PA 的 AMAM 特性， 进而改善开关频谱， 以及改善 PA 的 AMPM 特性， 进而改善调制频谱16。 11 Timing Control, Volta
10、ge/Temperature Compensation 由前述已知，开关频谱量的是讯号在上升与下降过程中，是否会有频谱扩散的现 象，因此其上升/下降曲线的平缓度，不但会影响开关频谱，连带也会影响 PVT(Power Versus Time)与谐波，由下图可知，若 Vramp 越陡峭，则开关频谱越 差16。 因此若为高通平台，可透过调校 NV，来增加 Vramp 曲线的平缓度，以改善开关 频谱17。 12 13 另外，也可调校 PA 启动的时间(蓝色曲线)，使其与 Vramp(黄色曲线)，在时域 上有适当间距，以进一步改善开关频谱19。 14 至于 Vramp 曲线的优化，则是尽量调校成 Rai
11、sed Cosine，且在上升曲线有一个 类似台阶的形状，如此会有最佳的开关频谱19-21 15 当然，也可透过硬件调校，来改善开关频谱，由2可知，因为 DAC 的非线性效 应，所以多半会在收发器内，内建低通滤波器，来抑制谐波 但抑制效果不见得符合期望，因此会在 Vramp 上，再加一组 RC 低通滤波器，以 更进一步抑制谐波18-19，可利用调校电阻与电容值，来改变 Vramp 曲线，进 而改善开关频谱。 而 Layout 时，也要将 Vramp 走线用 GND 包好，且远离 XO/TCXO，高速数字讯 号，以及电源相关走线，避免使开关频谱劣化17。 16 另外，开关频谱也会在高低温与高低压
12、情况下，而有所劣化，因此需做补偿 17,20 以温度而言，未做补偿前，低温的开关频谱会较差，因为低温会导致 PA 的 Gain 上升，导致输出功率增加，这会使开关频谱劣化。而做温度补偿后，高温的开关 频谱会较差，因为高温会导致 PA 的 Gain 下降，因此收发器需打出更大的 DAC 值，以达到期望的输出功率，这使得 PA 输入功率增加，导致 PA 线性度下降， 使开关频谱劣化。值得注意的是，做温度补偿前，Thermistor 需先校正，否则 便无法做温度补偿。 17 而以电压而言，未做补偿前，高压的开关频谱会较差，尤其是线性 PA，因为相 较于饱和 PA，线性 PA 的输出功率更容易受电压影
13、响，因此高压时会导致输出功 率增加，这会使开关频谱劣化。而做电压补偿后，低压的开关频谱会较差， 因为 Vcc 走线在 Layout 上，由于长度与线宽因素，因此会有些许的 IR Drop，而 低压会使输出功率下降，因此做电压补偿后，收发器需打出更大的 DAC 值，以 达到期望的输出功率， 这导致耗电流增加， IR Drop 也增加， 很可能 3.4V 的 Vcc， 扣掉 IR Drop 后，只剩 3.2V，而由上图可知，Vcc 若越小，则 PA 线性度越差， 因而导致开关频谱劣化22。 18 另外，GSM 采 GMSK 调变24，为恒包络讯号，因此只有上升/下降曲线的平缓 度，会影响开关频谱，
14、但 EDGE 采 8PSK 调变，为非恒包络讯号，因此除了上升 /下降曲线的平缓度，会影响开关频谱之外，其水平区段，也会影响开关频谱， 所以虽然 EDGE 的输出功率较 GSM 低，但开关频谱会比 GSM 来的大11,17。 19 因此在送认证前，可在上述的温度与电压条件下，量测其 EDGE 的 ORFS，而且 要以Single-slot来量测， 因为其输出功率比Multi-slot来得大， 如此才可确保ORFS 在认证中心不会超标。 20 PA (Power Amplifier) 由前述已知，可利用提升 PA 线性度，来改善 ORFS，除了透过校正外，调校硬 件的匹配电路，也是方法之一17。
15、 以 Load-Pull 观点，PA 与 ASM(Antenna Switch Module)间的匹配，影响 PA 线性 度最大，因此可先从此处开始调校，调校的程序与方法，可参照25，在此就不 赘述。 另外，由于 PA 的输入功率范围一向很广，以 RFMD 的 RF3225 为例，其输入功 率范围为 0 dBm 6 dBm，这表示收发器的输出功率，即便扣掉 Mismatch Loss 与 Insertion Loss，仍符合 PA 的输入功率范围，因此一般而言，较少调校此处的 匹配。 21 然而由2可知，PA 的输入端，其实也是 DA(Driver Amplifier)的 Load-pull
16、: 因此这部分的匹配若没调校好， 会使 DA 的线性度不够， 导致在 PA 输入端， ORFS 已偏高的情况发生，再加上 PA 是主要的非线性贡献者，如此便会导致 PA 输出 端的 ORFS 更差2,23。 22 另外，前述已知，RFMD 的 RF3225，其输入功率范围为 0 dBm 6 dBm，而高 通的 RTR6285A，其输出功率为 14 dBm26，这表示若两者搭配，则必须在 PA 输入端加衰减器， 因此可加大衰减器的衰减量，使 PA 输入功率减小，来降低 PA 的非线性效应， 进而改善 ORFS17。 然而值得注意的是，若衰减器是直接以电阻兜成，则需特别注意电阻值， 由上图可知，虽然衰减量同样都是 3 dB，但所对应的阻抗，差了 1000 倍，若对 应阻抗为 50000 奥姆，其实已等同于开路，讯号无法传递至 PA，因此需特别注 意。 23 而PA输入端的匹配电路， 其摆放位置需依平台而定， 例如若为MTK的MT625
