PA输入端放SAW滤波器对EVM的影响分析

RM爱好者

一般来讲PA input 的 SAWFilter 会影响 EVM主因有三      :     

1. SAW Filter 的Group Delay

2. VCO Pulling 跟 DA的 Load-pull

3. 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 欧姆电阻来作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。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。

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。

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。

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 => SAWFilter => PA 输入)，这一整段，都接近 50欧姆。

如果这一整段，怎么调都调不到 50 欧姆，那就要检查一下 Layout，是不是有残段。        

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。

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 SAWFilter

3. 0 欧姆电阻，必须极靠近分支点

第三个是 SAW Filter 的Insertion Loss

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 28 dBm

PA 输出的 Post-loss算 3  dB，PA的 Gain 为 28 dB

这样推算出来，不管有没有 SAW Filter，PA input 都为 3   dBm。

而 SAW Filter 的 IL 为 2   dB

换言之，              

若有放 SAW，则收发器的输出为 5  dBm

若无放 SAW，则收发器的输出为 3  dBm

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 => SAWFilter => 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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