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什么是ACLR?ACLR的定義

射頻學(xué)堂 ? 來(lái)源:射頻學(xué)堂 ? 2023-08-16 09:31 ? 次閱讀
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射頻設(shè)計(jì)中,我們經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的系統(tǒng)指標(biāo),比如EVM,VSWR,NF,ACLR等等,這么多的縮寫搞得人云里霧里,尤其是對(duì)很多剛?cè)腴T的同學(xué)來(lái)說(shuō),不懂這些縮寫的意思,有時(shí)候很難理解大牛們?cè)谡f(shuō)什么?

今天射頻學(xué)堂再和大家一起抽絲剝繭一個(gè)射頻指標(biāo)——ACLR。

ACLR的定義

和其他的指標(biāo)一樣,ACLR也是一個(gè)英語(yǔ)全稱的縮寫——Adjacent Channel Leakage Ratio, 看到全稱之后是不是意思就明了了:鄰道泄露比。

還有一個(gè)和它一樣意思的射頻指標(biāo),叫做ACPR,全稱 Adjacent Channel Power Ratio,鄰道功率比。

雖然名稱不同,但是ACLR和ACPR所表示的意思是一樣的,都是指主信道功率和相鄰信道功率的比值。一般情況下,在基站設(shè)計(jì)中,常采用ACLR作為系統(tǒng)指標(biāo),而終端設(shè)計(jì)中,常采用ACPR作為系統(tǒng)指標(biāo)。

在一個(gè)射頻系統(tǒng)的工作頻帶OBW內(nèi),可以分為多個(gè)信道,每個(gè)信道載波的帶寬稱為CBW,當(dāng)其中一個(gè)信道作為主信道工作的時(shí)候,由于系統(tǒng)非線性的影響,載波信號(hào)會(huì)泄露在相鄰信道,主信道和相鄰信道的功率比就是ACLR. 公式如下:

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ACLR一般采用dBc的格式,所以呢,利用相鄰信道功率(dBm)減去主信道功率(dBm)即可。

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ACLR的影響ACLR的定義非常簡(jiǎn)單明了,但是如果ACLR的指標(biāo)不好,會(huì)對(duì)系統(tǒng)有哪些影響呢?

最直接的影響就是在主信道的相鄰信道上有一個(gè)非常大的未知信號(hào),如果附近的通信系統(tǒng)剛好工作在相鄰信道上,那么這個(gè)未知信號(hào)就會(huì)對(duì)這個(gè)通信系統(tǒng)造成很大的干擾,這個(gè)巨大的干擾將會(huì)使這個(gè)通信系統(tǒng)帶來(lái)比較大的影響,甚至無(wú)法工作。

另一方面,根據(jù)功率守恒定理,如果在相鄰?fù)ǖ郎嫌斜容^大的泄露功率,那么主信道的功率就會(huì)減小,通信系統(tǒng)的效率就會(huì)比較低,從而造成比較大的功耗問(wèn)題。

ACLR的系統(tǒng)要求

所以呢,對(duì)于所有的無(wú)線通信系統(tǒng),都有嚴(yán)格的ACLR的要求,尤其是在基站中,比如對(duì)于LTE 第四代通信系統(tǒng),在 3GPP TS 36.141 version 9.12.0 Release 9 中對(duì)LTE發(fā)射機(jī)的ACLR有明確的要求:ACLR>44.2dBc

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5G NR中,對(duì)ACLR有了更高的要求,一般情況下,基站的ACLR要大于45dB。詳見(jiàn) 3GPP TS 38.104 version 15.2.0 Release 15 中對(duì)ACLR的要求。

c11d9aa8-3b85-11ee-9e74-dac502259ad0.png

相應(yīng)的,在UE端,應(yīng)為發(fā)射功率更低,所以一般ACLR的要求會(huì)低一些,比如在3GPP TS 38.101-1 version 15.2.0 Release 15 給出的UE 端 ACLR的指標(biāo)要求。

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所以,對(duì)于ACLR的要求,不同的無(wú)線系統(tǒng)有不同的定義,同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候,一定要根據(jù)相應(yīng)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的定義,設(shè)計(jì)滿足要求的射頻系統(tǒng)。

如何改善系統(tǒng)的ACLR?

導(dǎo)致ACLR惡化的因素有很多,但是影響最大的還是PA的非線性。因?yàn)猷彽拦β实男孤?,本身就是由于系統(tǒng)的非線性引起的。

如下圖所示,我們把一個(gè)載波信號(hào)分成幾個(gè)子載波,由于非線性的影響,每?jī)蓚€(gè)子載波都會(huì)在載波的左右兩側(cè)各產(chǎn)生一個(gè)互調(diào)信號(hào),這個(gè)互調(diào)信號(hào)就造成了相鄰信道的功率填充。在ADI的一篇TA上,給出了ACLR和IMD的關(guān)系,如果已知子載波的功率和IMD的功率,就可以計(jì)算出ACLR的值。

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如果功率放大器的輸出功率過(guò)高,接近壓縮點(diǎn),那么在相鄰?fù)ǖ乐挟a(chǎn)生的IIP3和IIP5產(chǎn)品的功率也會(huì)過(guò)高。并且這些高功率IMD產(chǎn)物剛好落在相鄰?fù)ǖ?,就?huì)導(dǎo)致高ACLR。這就是在最大功率下發(fā)生不良ACLR的原因。

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在這種情況下,為了改善ACLR,首要任務(wù)是改善PA的線性,這時(shí),可以通過(guò)降低PA的輸出功率,是PA工作在線性區(qū),或者通過(guò)DPD來(lái)改善PA在高功率下的線性度;或者呢,選用更高線性的PA。

第二點(diǎn)可以通過(guò)改善PA后端器件的損耗,比如濾波器,比如天線。這里的損耗既包括回波損耗,也包括插入損耗。

從上文降低PA輸出功率可以改善ACLR這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),后級(jí)濾波器天線的低插損,可以保證PA在輸出低功率下也能滿足系統(tǒng)的功率要求;另一方面PA輸出口良好的匹配,不僅保證了信號(hào)功率能夠最大的傳輸,也保證了反射功率對(duì)系統(tǒng)的影響最低,尤其是對(duì)DPD的影響。

這一點(diǎn)可以通過(guò)后級(jí)良好的級(jí)聯(lián)匹配,以及選用低損耗的元件和PCB來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第三點(diǎn)就是保證干凈的PA輸入。有源器件的非線性會(huì)產(chǎn)生互調(diào)失真,無(wú)論在PA端,還是在前面Tx中,都會(huì)產(chǎn)生。如果在前面Tx鏈路中就有比較大的互調(diào)失真,那么經(jīng)過(guò)PA放大后,其對(duì)系統(tǒng)的影響將會(huì)變大。這種情況下,可以在PA前級(jí)加入信道濾波器來(lái)過(guò)濾前級(jí)產(chǎn)生的互調(diào)失真,以此來(lái)改善這個(gè)射頻發(fā)射鏈路的ACLR性能。

責(zé)任編輯:彭菁

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原文標(biāo)題:什么是ACLR?

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