不同的调制方式对PA设计的要求

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如下图，我想请教下，不同的调制方式对PA的P1dB的要求不一样的根本原因是什么？

语音通话时, PA的功率概率密度要比数据传输时低9 dB左右，也就是说，在语音通话时PA大部分时间是没有满功率发射的，相当于工作在回退状态，对P1dB的要求自然小的多。
个人愚见，也不知道对不对，还是请高人指正吧。

再谈MultiMode 以TRIQUINT为例如下图

由上图可知 MultiMode顾名思义会同时支持相近频段的不同Mode
例如WCDMA Band 5跟LTE Band 26
而WCDMA/HSUPA/LTE的PAR不同如下图

而针对这些有PAR的调变技术 PA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如下图

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

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 + PAR
你这题答案就出来了如下表

可以看到以WCDMA跟HSUPA来做比较
因为同一颗PA 频段相近所以Post-PA Loss一样
同时 Target Power也一样但PAR不同
所以P1dB要求不同

所以某种程度上可以解释为何Target Power的比较是呈现
LTE < WCDMA = HSUPA < EDGE < GSM
原因就在于PAR的比较是呈现
LTE > HSUPA > WCDMA > EDGE > GSM
至于为何HSUPA的PAR比WCDMA来得大
但Target Power却一样这就不清楚了要请高人指点

而MultiMode PA的挑战跟考虑就在于你图片那段话 :
『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。』
我们用下图来解释

今天一颗MultiMode 的PA 同时支持WCDMA/HSUPA/LTE
依之前推算
这颗PA的P1dB 一定至少要35.5 dBm 才不会使LTE讯号失真

由上图可知PA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-off
同时可获得最大效率

那么由这结论推断的话上述那颗MultiMode 的PA
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MultiMode 的PA 其P1dB为35.5 dBm而HSUPA只需34.5 dBm的P1dB
所以切换到HSUPA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
所以才有你图片那句
『随着用户由 HSDPA 向WCDMA 语音模式的转变，系统的效率将大大降低』

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PA 在WCDMABand 8的ACLR/PAE比较
我们可以看到在ACLR方面MultiMode PA的性能会比较好
这是因为MultiMode PA要支持LTE其P1dB必定会比SingleMode来的高
故同样操作在WCDMA时其MultiMode PA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MultiMode PA的PAE 很明显就比SingleMode PA低上许多

再以前述的MultiMode PA 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IIP3
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

而在AVAGO的文檔中也提到了这点

简单讲当这颗MultiModePA
由WCDMA切换到LTE时
其线性度会变差 TX性能可能会劣化

因此回答一开始的情境题

如果要验证其PA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

其他关于PAR的介绍
以及匹配的调校方法
可参照

在此就不赘述

根本只有一个，就是PAR

希望共享下哦

楼主能不能共享一下你的这个文档？

其实楼主这一题可以用一个实际做案子的情况来问
我们都知道在做传导测试时从PA一路到Connector
都是Load-pull的一部分会影响TX性能

因此一颗支持WCDMA/HSUPA/LTE的MultiModePA
如果要验证其PA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 ?

楼主这文件如以下附件

也由于LTE Band 7 / Band 38 / Band 41是共享一颗PA
因此以Band 7为例
只有2500 MHz 2570 MHz是讯号
其他频率范围的讯号都视为Outband Noise必须用SAW Filter加以抑制
如下图

至于Band 40 虽然是自己独立一个PA不需Switch来切Band
但由于频率范围跟WIFI 2.4 GHz靠太近有Coexistence的考虑如下图

因此也必须在PA输出端加SAW Filter避免干扰到WIFI2.4 GHz

另外也由于LTE Band 7 / Band 38 / Band 41是共享一颗PA
其频率范围为2496 MHz 2700 MHz带宽很宽
这意味着PA内部匹配的设计上会增加阶数以拓展带宽如下图

而由下图也看出阶数多的匹配确实有拓展带宽之效

但由下图可知带宽拓宽了 Q值就变小

而Q值小了其Loss就会变大如下图

因此由以上的推论可知 MultiBand的PAM
因为PA输出端需额外添加Switch/SAW Filter/多阶匹配
这些都使得Post PA Loss会大幅增加进而使效率下降如下图

同时也因为Post PA Loss会大幅增加使得PA输出功率需打更大
来达成Target Power 如下图

当然PA输出功率打越大那就是越接近饱和点其线性度会越差

所以由这边我们可知当使用MultiBand的PA时
其Band 7输出端的走线必须最短必要时甚至可挖空
因为MultiBand的PA 已经会有额外的Post PA Loss
而Band 7频率最高所以Loss会比其他频段来得大
倘若走线又长这无疑使Post PA Loss 又更加大
意味着其线性度会更差
如果线性度不好是来自于Load-pull那还可以靠Matching的微调
但如果是来自于走线过长那除了改Layout 没其他解法