功率和evm的关系_详解功率放大器PA设计指标

PA指标分析

一．PA的工艺

PA的设计指标包括频率、带宽、功率、效率、线性度，甚至可能也要要求噪声。 目前主要有两种工艺CMOS和GaAs。CMOS工艺 比GaAs有优势的地方，主要是集成度和成本。所以但凡是要求效率、噪声、线性度等指标的放大器都不会选择CMOS工艺。同时,CMOS的衬底损耗大，在大功率(1W以上)和低噪声方面都做不过砷化镓,所以无线网络和手机市场就被GaAs PA所统治，因为它可以支持高频率和高功率应用，而且效率很高。CMOS PA则在蓝牙和ZigBee应用领域占据主导地位，因为它一般运行功率更低，而且性能要求没有那么苛刻。

二．PA选型

GSM是恒包络调制，对线性度要求不高，所以使用非线性PA即可；LTE是非恒包络调制，幅度包含调制信息，所以对线性度要求很高，采用的是线性PA；CMOS目前无法满足高线性的要求，目前LTE PA几乎都是使用GaAs。

GaAs电子迁移速率是传统SI的六倍，所以截止频率高 适合作为PA， 常见的PA多为GaAs材质。但是CMOS工艺比较成熟，容易和transceiver集成在同一芯片内，但是前提是解决好大信号和小信号的隔离比较困难。一般这种SOC带内杂散都比较高

三.PA指标详解

衡量各类功率放大器性能的主要性能指标有：工作频带及带宽、输出功率、增益及增益平坦度、输入及输出反射系数(驻波比)、线性度等，

1.工作频带及带宽

工作频带是指满足其他所有性能指标要求的连续工作频率范围。带宽用来表示传输信号所占有的频率宽度，由传输信号的最高频率和最低频率决定，两者之差就是带宽值，即。相对带宽定义为信号带宽与中心频率之比，公式表示为

对于窄带、宽带的划分而言，目前尚无统一的严格定义，但通常有以下几种约定或定义方法。在天线应用中，相对带宽时，称为窄带天线；当

时，称为宽带天线；当时，称为超宽带天线。对于射频电路模块，按工程设计经验，相对工作带宽低于，划为窄带模块；若一个射频电路模块的相对工作带宽高于，就被划为宽带模块。

B28的相对带宽为6.2%。700多M，45M的带宽，收发间隔10M。带宽宽，收发间隔近，双工器带外抑制就做不好。这样就会有带外杂散，Tx对Rx的desense等问题。业内器件厂家就只能分开来做了。一般分为A和B.

B28A:A703-725.5;B28B:B725.6-747.9

2.输出功率及效率

输出功率就是功放驱动给负载的带内射频信号的总功率，表示方法有饱和输出功率，和１dB压缩点输出功率。

(１)饱和输出功率

当放大器的输出功率达到某一值后，其不再随输入功率的增加而増加，则该

输出功率称为功率放大器的饱和输出功率。

3.１dB压缩点输出功率

当输入功率较低时，输出功率与输入功率成比例关系，然而，当输入功率超过一定量值之后，由于非线性使输出功率与输入功率的比值即增益减小，最终结果是输出功率达到饱和；当放大器的增益偏离常数或比小信号线性增益低时，该点就称为“压缩点增益”，对应输出功率称为“压缩点输出功率”，对应的输入功率称为“压缩点输入功率”。假定为放大器的小信号增益，则它们之间的关系为：

图 1-1  放大器的压缩点表示图

放大器处于线性工作时，输入功率的变化范围，称为动态范围(dynamic range,DR)。如果输入功率超过动态范围的上限，输出开始饱和；如果输入功率低于动态范围的下限，噪声将占主导地位，如图1-1 所示。这些因素都会影响通讯质量。

4.输出功率及效率

效率是放大器的一个重要指标，提高效率可以降低温度，提高器件的可靠性。通常采用功率附加效率来表示：

它反映了在直流功率的基础上射频功率的增加量，它主要反映了直流功率的利用效率。

5.谐波失真

谐波失真：谐波失真是指由于功率放大器的非线性在谐波处产生较大的失真。对于窄带放大器，这些谐波都不在通带内，用滤波器能很容易滤掉这些谐波，通常可以使谐波降到-60d Bc以下(相对基波信号)。但对于宽带放大器，某些谐波正在通带内，谐波失真指标比较差，大约在-20d Bc左右。谐波失真大小由下式决定

为n次谐波失真；为n次谐波输出功率;为基波信号输出功率。通常在设计小功率放大器时(比如几十毫瓦或几百毫瓦)，可以不考虑这项指标。但在大功率设计中，为避免对其他电子系统的干扰，必须考虑这项指标。

6.交调失真

6.1交调失真：交调失真是两个或多个输入信号同时经过放大器而产生的混合分量，它也是由于功率放大器的非线性造成的。例如有两个不同频率的输入信号F1和 F2,由于功率放大器的非线性，输出信号中将有许多新产生的分量，mF1±nF2(m、n=0、1、2……)

放大器的交调失真

各分量分别称为其m+n 阶交调分量。交调分量的大小可以用交调系数来表示。对于上面的例子其m+n阶交调系数为：

的含义是交调分量比上基波分量的分贝值，是m+n阶的交调功率，(i=0，1)分别对应双音信号的基波输入功率。交调失真产物会产生邻近话路之间的串扰，降低系统的频谱利用率，并使误码率恶化。因此要求系统的交调失真产物越低越好，例如要求-30dBc，甚至-40dBc。

当等幅信号输入功率放大器时，输出信号中存在各种阶次的交调分量，其中三阶交调分量(2F1-F2，2F2-F1)与基波信号频率(F1，F2)非常接近，所以要着重考虑，其定义为：

其中为是三阶交调频率处的三阶交调功率，Pi(i=0,1)分别对应双音信号的基波输入功率。

6.2三阶截断点放大器的基波输出信号延长线与三阶互调失真信号延长线的交点，定义为三阶互调截断点，如图2.5所示。通常，三阶互调失真定义为基波输出功率与三阶互调谐波输出功率的差，即

当输出功率一定时，三阶交调交截点IP3越大，放大器的线性度就越好。

放大器三阶截断点

四．PA线性度的应用

4.1 ACLR的计算

关于ACLR到底是用20倍log(电压相加)还是10倍log(功率相加)有很多不同的说法，目前很多人处于混乱状态，有如下几种说法：说法1， ACPR的本质就是IM3和IM5，如果前后级交调产物相关就用电压相加20倍log，前后级交调产物不相关就功率相加10倍log说法2， 做实验证明，小信号的累加比如上变频到Drive amp的累加是20倍log，但是从TRX出来到PA大抵是满足功率相加的10倍log说法3， 和相位有关，所以10倍到20倍都可能，所以最好用15倍折中来评估。

6169 LTE Specifications

Sky77643 loadpull

五．SKY77643-11解读

PA的寄存器简介:以前的 3gpa因为增益阶梯小，通道开关少，所以使用gpio控制输入，进入4g时代，你想控制这么多的开关，不是几个gpio能解决的，多了的话，就比较占用管脚。所以使用了类似i2c的总线方式，也就是mipi rffe，所以，各个开关的通断，pa功率的大小，都是mipi协议写入到pa的寄存器中的，详细的介绍可以看看modem的配置资料。

SKY77643分高中低三种增益模式,通过VCC1,VCC2,VCC2_2电压的高低来控制PA输出功率的高低。

sky77643的VCC2和VCC2-2是连到一起的VCC1是经过这个通路，最后也是进入到PMU的VPA走一路总线，那也就是说三个引脚处的电压都是一样的。VCC1是驱动级，VCC2和VCC2-2是放大级电压。

VCC1，VCC2，VCC2-2最低电压极限值是0.55V，所以在调试INI文件中的DC2DC电压时最低值不要低于0.6V，如下图

我们的2G PA 用的是Vramp来控制的,通过调整INI文件中的ramp值，写到CPU中，最终通过读取该数组来进行功率控制的。

六．FAQ

1.DC2DC与ILPC的关系

问题主要出在PA的切换点时，PA进行功率等级的切换，造成功率控制的不够平滑，所以会有凸包或凹包。--功率切换点就是不同PA Mode相互切换，内环功控Fail大多数都是因为切换点附近处的功率Fai导致的,你所说的凸包或凹包，就是切换点Fail，所以通常可以修改DC2DC的电压。

PA OCTLEVEL PMU Level PA Mode=H,H,H,H,H,M,M,LPA OCTLEVEL PMU Level Dc2Dc=3.4V,2.6V,2.2V,1.9V,1.5V,1.1V,0.7V,0.6V,这两组是对应关系，例如PA M Mode切换到L Mode fail 就修改对应M-L 的DC-DC电压 0.7V和0.6V

2.PA与MT6169是否可以放同一个shielding room？

不可以。PA与MT6169要分两间shielding case，否则PA谐波会打到LO造成pulling，导致EVM/ACLR fail。

3.SKY77621的VCC1/2的耗电量分别是多少？ 

VCC1/VCC2：~100mA/400mA @ Max power。