慧智微射频问答群问答汇总·第24期2023.3.13

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01 有关PA多级联仿时AM-PM恶化的讨论

Q：请问下大家有没有遇到过单仿PA时，AM-PM性能还挺好的，但是当带上前级驱动级，再看PA模块（不是级联整体的）输入输出的AM-PM时性能恶化较多的情况呢？

A：前级驱动Psat输出了？单仿PA时你前面信号那块怎么设置的？

Q：前级输出Psat时，从单仿PA的对应功率情况来看，PA的AM-PM应该还是挺好的。用port设的激励源。

A：可能是前级的谐波影响。

Q：哦！确实，提醒我了，谢谢，我再看看！

02 有关噪声测试校准的讨论

Q：请问为啥测试噪声的时候，去嵌只去除一半线损呢？

A：因为输出电缆损耗影响不大。

A：放大器前面的无源器件插损会直接增加噪声系数。噪声探头是你的校准面。后面的插损对噪声系数影响很小。

Q：好的，多谢。

03 有关Class B PA偏置电压与电流的讨论

Q：对慧智微这篇文章《高效率PA设计：从Class A到Class J》：class B这个IV曲线有个问题，就是漏极电流为0时，为什么漏极电压不为零？而且漏极电流发生了失真时，为什么漏极电压不发生失真？

对于交流信号，那个rf choke电感不是隔开了电源吗？那么漏极电流为0了，是不是小信号模型环路电流也为0了？

A：你可以研究下cripps的书，里面有讲功放波形理论，在波形分析中有个假设：a harmonic short in output termination，也就是说输出电流Ids包含了Idc,基波，谐波，但输出matching对所有谐波呈现短路，所以Ids达到负载端时只有基波电流会产生电压，且电压Vds始终为正弦波，且峰峰值为2Vdc。

不管是classa ab b c波形理论分析都是这样。

A：“对于交流信号，那个rf choke电感不是隔开了电源吗？那么漏极电流为0了，是不是小信号模型环路电流也为0了？” 这个没太理解是啥意思。

Q：电压vds始终为正弦波，且峰峰值为2VDc，这段话理解不了。这个假设的合理性没有理解。

A：晶体管又不是电阻，为什么电流为零电压就要为0。

Q：管子截止时，漏极电流为0。按道理管子和负载的环路就断了吧，为什么漏极电压还在变化。

A：简单理解下，你把龙头关上，水流没了但龙头里水压还在，你的漏极始终有电压，和你夹断还是打开没有关系。

Q：但是这个漏极电压应该是固定的吧，为什么会变化呢？

管子截止了，沟道断开了，正的基频电流和负的谐波电流还能够流动？这个有点违背物理了吧？

A：物理上是一个时域的总电流，你把他傅里叶展开得到基频分量和谐波。

你说这个谐波电流流不流动还是站在时域的角度啊，但其实展开之后已经是在频域了。

A：你去看输出特性曲线，你会发现理想情况下，电压为0的时候，电流就是最大的。

Q：主要是沟道夹断了，无论空穴还是电子都无法通过了，总不能够违背这个前提吧。

A：还有，你改变的增益是收发机内部的增益吗？是那一级的？

Q：“你去看输出特性曲线，你会发现理想情况下，电压为0的时候，电流就是最大的” 这一段IV曲线(存在电流)我理解，但是电流为0那段IV曲线我理解不了。

A：是不是只是表示电压与电流相位差180度。

Q：我看CRIPPS的书上的图也是这么画的，电流时失真的，但是电压是完整的正弦波；所以应该没错，只是我理解不了。CRIPPS大神的图，连峰值漏极电流都失真了，但是电压还是完整的。

A：第一张图不是失真啊，这是因为有Vknee的原因。

Q：恩恩，我用错图了；不过我的疑问还是在；

A：电压是正弦就是因为它假设了所有的谐波都被滤了，电流波形又只和偏置有关，正常情况下，如果谐波不滤掉，电压也是个半正弦。

Q：是的。

A：这个首先就是电流电压反相，如果没有谐波网络，你把电流翻折上去就是电压波形，然后有了谐波网络滤掉后，就变成上面那个了。

你那个也仅仅是因为，电流电压有个反相的关系

Q：有点道理，是这里的原因吧？

A：这个应该是谐波控制网络，让谐波阻抗为0的，在基波的高q tank，其他谐波阻抗为0

A：cripps那上面都是默认不存在电压谐波的，就只有基波，基波电压又和电流反相，电流波形又只和你的偏置状态有关，所以就这样了。

Q：是这个谐波控制网络使得正常来说半个正弦波的漏极电压变成了完整的正弦基波。

Q：谢谢您，果然群里面大神多啊！睡觉前搞明白这个问题，太感谢了，可以睡个好觉了。

04 有关记忆效应的讨论

Q：大佬们 ，双音测试，同阶的信号幅度不等为什么代表产生了记忆效应？

A：cripps那本书有讲过，本质是AM-PM失真，慧智微有篇文章讲了这个《5G PA“记忆效应”的现象、形成与消除》原文请在微信公众号搜索。

Q：多谢。

05 有关灵敏度与热噪声关系的讨论

Q：请教个问题，根据灵敏度公式100M下最好的灵敏度只能到-94dB，因为热噪声已经有-94dB了。为何实际测试的EIS可以到-108dB？灵敏度还能比热噪声小吗？感觉跟天线最大方向的增益有关，但不知如何解释。天线增益有20dB。

A：扩频 了解一下。

WCDMA就经常处于底噪下通信的情况。

A：那20dB扩频增益也是过于厉害啦

Q：扩频增益算是算法增益吗?

A：CDMA扩频增益，信号一直在底噪之下，灵敏度比热噪声小很正常，-174后面加的那一串越小灵敏度就约高，-140 -150的接收机也很常见。

Q：如何直观理解呢？低于热噪声的信号如何能分辨出来呢？

A：大佬们不是说了吗，去看下扩频通信，有个扩频增益，直接就出来了。

A：“如何直观理解呢？低于热噪声的信号如何能分辨出来呢？”香农公式，在信息传输中，提高信号带宽可以降低信噪比门限。

Q：多谢各位！

06 有关交调与互调的讨论

Q：请教一下交调和互调有什么区别？

A：互调：弱信号和强干扰同时通过非线性系统时，干扰对信号的调制。
交调：两个频率分别为w1,w2的干扰信号作用于非线性系统，输出会产生谐波成分。

Q：可不可以理解为互调会产生幅度的变化，交调产生频率的变化？

A：我觉得是的。

A：根据《射频集成电路与系统》，互调是幅度相同的双音信号输入系统，而交调是干扰信号调制到有用信号上。

课程中的内容

Q：感谢。

07 PA电流推导的讨论

Q：请教下，我在看cripps的那本书P41页时，这里不理解，这两条式子是怎么的出来的？谢谢；

A：今theta=alpha/2，此时id为0（推荐看张玉兴的书，你就明白了）

Q：第一个红框明白了；但是第二个不知道怎么推导出来的？怎么同时消去Iq和Ipk的？

A：iq和ipk都用cos(alpha/2)来表示啊，那不有两个关系在那吗，红框的那一行。

Q：明白了；要联立这两个方程；感谢；

08 DPD原理的讨论

Q：有大牛能从物理原理上讲讲DPD为啥改善AM-PM和AM-AM效应的?

A：这应该是个数学问题吧。

Q：预失真的信号为啥能改善同一个PA的效率和线性?预失真信号的功率比原始功率是否变大了?

A：一个信号经过一个非线性器件，引起的不就是幅度和相位的变化麽。相对幅度变化用AM描述，相对相位的变化用PM描述。只是DPD需要假设不同频率的信号经过PA后幅度和相位的变化是一致的，也就是需要是窄带信号，而不能够是宽带信号。数学上就是用高阶矩阵来数字化幅频响应和相频响应吧？

Q：建议还是从半导体物理上理解这个问题。这样就不能深刻理解dpd，就不能很好的运用和预防DPD可能不良后果。

DPD改善AM-AM效应很好理解，肯定是预失真后信号(PA输入信号)的幅度变大了，才能改善原始信号的增益压缩，这样大信号的幅度增益和小信号一致。

A：默认接受了器件特性，DPD就只是建模的问题了，和半导体物理就没关系了。

A：有点类似从频域分析二极管电路的问题。绕了一圈复杂的数学分析，得到相同的结论

A：笼统来说的话，DPD就是一种以毒攻毒的方法。个人理解DPD也是一种失真处理，只不过幅度和相位与信号失真是完全反向的。

Q：这就是预失真的“预”的含义。

A：所以DPD是需要提前跑char的，实际使用时直接查表调用参数就行了。

Q：这是从频域看的。时域怎么看DPD信号?时域特征和原始信号有啥差异?假如原始输入信号是ofdm信号，经过DPD模块后的信号是不是峰均比提高了?平均功率有没变化?

A：失真的噪声幅度很小的，这要是能产生峰均比的变化，那这信号还能用吗？

Q：为啥不能用，AM-AM失真就是信号峰值幅度压缩了，DPD要弥补这个幅度压缩，唯有输入给PA的信号幅度更大，才能保证原始幅度的增益和小信号的幅度增益一致。这也是DPD矫正AM-AM失真的原理! 啥是不失真? 就是前后信号长的一样

A：用MATLAB的工具仿真一下，感觉会认识更深。

A：PA压缩越厉害，经过DPD后的的峰均比扩张越高，所以要加门限。

Q：明白人！那平均功率呢？

A：输入PA的信号的峰均比等于调制信号峰均比加DPD的压缩门限。压缩门限如果太大，有可能会烧PA的。至于输入PA的平均功率，因为pa输出功率不变，增益不变（峰均比变大有可能会略微降低，忽略），DPD这个因为是环路会控制输入信号保证输出功率不变的。

Q：逻辑有点问题。应该这么讲，平均功率中的中小信号是线性放大的，所以无需变化，那么输出功率基本不变。

A：DPD算法针对目前大带宽，或者多C的校准是不是还主要是校准邻道，而非三阶。如果是射频直采，多C场景，IBW=400M左右，如果要求FB ADC采样3倍带宽，那么数据率就太高了，硬件链路和FPGA实现都有一定难度。

Q：这种有可能是分段合成的。

A：咋分段？ADC 速率983M 看不见三倍带宽上3*400M的东西 。而且从应用角度讲，好像三阶也无所谓了，比较远，会被滤波器干掉。

Q：400M 分成 4个 100M 。

A：OKOK,谢谢哈。

A：DPD更关键的是拟合精度

【注：此问题讨论并未收敛，欢迎加入慧智微射频讨论群，继续参与此问题的讨论】

09 有关LNA设计的讨论

Q：0.5-2G宽带LNA画完的layout后仿增益和前仿比低了0.3-0.4dB，噪声系数高了0.2dB左右，这个layout还算可以吗？

A：应该还可以，建议查一下IN gmax的变化。整个输入匹配路径。

Q：输入匹配是电路里加反馈实现的，自己做的毕设没有项目那种硬性指标所以只能对比一下前仿看看版图画咋样。

A：算一下之前和之后的IMN gmax的变化，就知道layout带来多大的loss了。

A：噪声系数不正常，增益正常，主要看波束成型的延迟和求和运算在模拟域还是数字域进行。

Q：增益变了噪声系数也会变吧，而且会影响一点输入匹配，因为是用反馈匹配的，感觉NF恶化一点我倒是还理解。

A：我感觉他的意思是噪声恶化的太小了，可能仿真有点问题，不应该只增加0.2dB。我在毫米波频段NF一般都会增加0.8dB以上的。

Q：好不好要看相对值吧，要是总的很大，恶化0.2不是很正常吗？

A：0.5-2G噪声系数恶化太多了。

Q：3.2恶化到3.4。

A：已经不错了，有可能的话，多测几个样品平均一下。

Q：不是不是我这个只是提完寄生参数做后仿真和前仿对比。

A：他这个频段的前仿NF最低有3.2dB，应该是没调好吧。

Q：宽带一般做不到很低。

A：你用的是什么工艺？感觉65及其以下的话应该是没调好。

Q：有反馈之后NF好像做不到很低啊，NFmin都有快3。

A：啥工艺啊？这个频段三点几。

Q：65nm。

A：可以再好好检查一下电路，大概率还有改善的空间。

Q：我看文献也没有做到很低的啊。

A：你这频段2点多的一大把。功耗3 5mW。自己可以多找找TCAS这些文章，很多。

Q：谢谢。我再看看吧，我之前在IEEE搜到的这种宽带NF没有很低的，2.多的肯定有，但可能结构会比较复杂。

10 噪声仿真与实测有偏差的讨论

Q：请问DC-1GHz的低噪放芯片，为啥s参数仿真测试差不多，噪声的测试结果却和仿真差很多呢？具体来说是6MHz-1GHz，全工作频段噪声的测试、仿真都差很多

A：在屏蔽房测的嘛？

Q：用盒体装着在高低温箱测的。

A：你实际比后仿恶化了多少呀？

Q：后仿是这样：

有同学说，仿真低频的地方肯定有误，用的pdk里面应该没有考虑闪烁噪声的模型（所以我想问问看有没有同样有过类似的经历？)。

A：有可能是模型里没有包含噪声模型，可以和Fab确认一下。

Q：好的，谢谢！

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