射頻技術是一門深奧的學問。一般來說,一個射頻產品的設計,在最終產品出來之前都要經歷前期的器件選型、原理圖繪制、LAYOUT相關阻抗控制等一系列工作后,當第一版樣機出來之后,射頻指標的調試,也是整個射頻產品開發中比較重要的一個環節,同時它也是決定整個射頻產品結果走向的一個重要依據,所以說在射頻技術中射頻調試的技能也是需要掌握的。今天就讓我們來引用PA 輸入端SAW Filter 對于EVM的影響的例子來借鑒一下射頻調試的經驗。
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/58/7F/pYYBAGLjjjmAXWv0AAD3i-eO8xY647.png)
一般來講PA input 的 SAWFilter 會影響 EVM主因有三 : 1. SAW Filter 的Group Delay2. VCO Pulling 跟 DA的 Load-pull3. SAW Filter 的Insertion Loss
第一個是 SAW Filter 本身特性
不過近年來EVM 的 Fail幾乎不會是來自這因素,所以這一項知道就好。
第二個跟 PA input 的阻抗有關
一般來講,通常會用 0 歐姆電阻來作Co-layout的設計,以衡量 SAW Filter 可拿掉與否,而可能的測試結果如下: 有放 SAW Filter 時,其PA 輸入阻抗偏離 50 歐姆,以至于反射的能量打到 VCO,產生 VCO Pulling,那么 EVM 當然差。而拿掉 SAW Filter, 把 0 歐姆電阻放上去,此時其 PA 輸入阻抗接近 50 歐姆,減少了能量的反射, VCO Pulling 消失,當然 EVM 就改善。
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/57/E2/poYBAGLjjjqAYkkbAAEponlxR4c890.png)
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/58/7F/pYYBAGLjjjuACquMAAFP69KYanw979.png)
或是從 Load-pull 的角度來分析, 放SAW Filter 時,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 DA 看出去的 Load-pull 偏離 50 歐姆,線性度不好。以至于收發器出來的 EVM 就已經差了,加上 PA 是最大的非線性貢獻者,PA 輸出的 EVM, 當然只會更差. 而拿掉 SAW Filter,把 0 歐姆電阻放上去,此時其 PA 輸入阻抗接近 50 歐姆。亦即此時 DA 看出去的Load-pull 接近 50 歐姆,線性度很好。以至于收發器出來的 EVM 很好,即便經過了 PA,其 PA 輸出的 EVM,也還算可以接受會產生這原因,主要是 Matching 沒調好。
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/57/E2/poYBAGLjjjuAfORKAADiodoz3M4525.png)
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,已經是一個阻抗不連續面了,會造成阻抗偏移。加上 PCB 的寄生效應, 所以很可能該 SAW Filter 焊在 PCB 上后 ,其阻抗并非 50 歐姆。
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/57/E2/poYBAGLjjjyAcygGAAEdMGvAh_Y051.png)
而在調 Matching1 跟Matching2 時,很可能都是分段來調,也都各別很接近 50 歐姆,但匹配是要看整體。前述說過,此時 SAW Filter 很可能已經非 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,使得收發器看出去的阻抗,依然偏離 50 歐姆。Matching1 跟Matching2 調到 50 歐姆,只是補償 PCB 走線的阻抗偏移。若 Matching1 跟Matching2 沒有微調,去補償 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 Matching1 跟 Matching2。直到 (收發器輸出 => SAWFilter => PA 輸入),這一整段,都接近 50歐姆。如果這一整段,怎么調都調不到 50 歐姆,那就要檢查一下 Layout,是不是有殘段。
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/57/E2/poYBAGLjjjyACuUDAAC7xJM00bM917.png)
如上圖,實際 Layout 上,在走SAW Filter 這路時(亦即 0 歐姆電阻拔除時),其 SAW Filter 輸入輸出端,會有殘段,這殘段會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。若這寄生效應不嚴重,或許 Matching1 跟 Matching2 還可以調回來,但若太嚴重,就很可能會調不回來。更重要的是,Stub1 跟 Stub2造成的 Stub effect,會因寄生電容,造成額外的Insertion Loss,這就不是 Matching 可以調回來的。 另外,RF 走線的分支點,必須很靠近SAW Filter。
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/58/7F/pYYBAGLjjj2AfksOAADw8YzkYQ4466.png)
如上圖,假設分支點離 SAW Filter 太遠,那么走 0 歐姆電阻這路時,(亦即 SAW Filter 拔除時), Stub1 跟 Stub2,會造成阻抗偏移。就算 Matching1 跟Matching2 可以調回來,但Stub1 跟 Stub2 造成的Stub effect,會因寄生電容 造成額外的 Insertion Loss,這就不是 Matching 可以調回來的。所以采用 Co-layout 時,為了將 Stub Effect 降到最低 : 1. 必須放兩個 0 歐姆電阻2. 分支點必須極靠近 SAWFilter3. 0 歐姆電阻,必須極靠近分支點
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/57/E2/poYBAGLjjj2AZs7eAAAcFXw86Ho809.jpg)
第三個是 SAW Filter 的Insertion Loss
![EVM](https://file.elecfans.com//web2/M00/58/7F/pYYBAGLjjj2AXAxAAAEa6lFDVX8423.png)
先做一下簡單的 Link Budget 計算,假設不管有沒有 SAW Filter ,其 Connector 能量到的最大飽和功率,都是 28 dBm,PA 輸出的 Post-loss算 3 dB,PA的 Gain 為 28 dB,這樣推算出來,不管有沒有 SAW Filter,PA input 都為 3 dBm。而 SAW Filter 的 IL 為 2 dB換言之,若有放 SAW,則收發器的輸出為 5 dBm若無放 SAW,則收發器的輸出為 3 dBm以 DA 角度來講,輸出功率越大,線性度越差,當然 EVM 就不好。原則上如前述,先確定(收發器輸出 => SAWFilter => 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。因為如前述近幾年 EVM 的 Fail幾乎不會來自 SAW Filter 的 Group Delay。解決之道:就是換一顆 Pin-to-Pin 且 IL 較小的 SAW Filter。當然,若拿掉 SAW Filter對靈敏度沒有影響,那原則上可以拿掉。
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