射频调试经验分享：PA输入端SAW Filter对于EVM的影响

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

SAW Filter 的Group Delay

VCO Pulling 跟DA 的Load-pull

SAW Filter 的Insertion Loss

第一个是SAW Filter本身特性，不过近年来EVM的Fail几乎不会是来自这个因素，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=>SAW Filter => PA输入)这一整段都接近50 欧姆Author : Criterion 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(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(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SAW Filter

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28dBm，PA输出的Post-loss算3dB，PA的Gain为28dB，这样推算出来不管有没有SAW Filter，PA input 都为3dBm，而SAW Filter 的IL 为2dB。换言之若有放SAW则收发器的输出为5dBm,若无放SAW则收发器的输出为3dBm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=>SAW Filter => 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。

作者简介：criterion EETOP热心网友，来自台湾省的资深射频工程师，在EETOP发布有几十篇高质量的射频原创文章。