在射频设计领域,工程师们需要应对众多复杂的系统指标,如EVM(误差矢量幅度)、VSWR(驻波比)、NF(噪声系数)和ACLR(邻道泄露比)等。这些缩写术语对于初学者来说可能令人困惑,但理解它们对于掌握射频系统设计至关重要。今天,我们将深入探讨一个重要的射频指标——ACLR。
ACLR是“Adjacent Channel Leakage Ratio”(邻道泄露比)的缩写,它衡量的是主信道功率与相邻信道功率的比值。另一个与之相似的指标是ACPR(Adjacent Channel Power Ratio,邻道功率比),两者在概念上基本相同,只是名称不同。在基站设计中,通常使用ACLR作为系统指标,而在终端设计中,则更多采用ACPR。
在一个射频系统的工作频带(OBW)内,可以划分为多个信道,每个信道的载波带宽称为CBW(信道带宽)。当其中一个信道作为主信道工作时,由于系统非线性的影响,载波信号可能会泄露到相邻信道。
主信道与相邻信道的功率比即为ACLR,其计算公式如下:
ACLR通常以dBc(相对于载波的分贝值)表示,因此可以通过上述公式直接计算得出。
虽然ACLR的定义相对简单,但其指标不佳可能会对系统产生显著影响:
• 干扰问题:如果ACLR指标不佳,主信道的相邻信道上会出现一个强大的未知信号。如果附近的通信系统恰好工作在这些相邻信道上,这些信号将对该通信系统造成严重干扰,甚至可能导致系统无法 正常工作。
• 功率效率问题:根据功率守恒定律,如果相邻信道上有较大的泄露功率,主信道的功率就会相应减少,从而降低通信系统的效率,导致功耗增加。
所有无线通信系统都对ACLR有严格的要求,尤其是在基站设计中。例如,在LTE(第四代通信系统)中,3GPP TS 36.141 version 9.12.0 Release 9规定,LTE发射机的ACLR必须大于44.2dBc。
不同的无线系统对ACLR有不同的定义和要求,因此在设计射频系统时,必须根据相应的无线通信标准来确保系统满足要求。
ACLR性能不佳的主要原因是功率放大器(PA)的非线性特性。由于系统的非线性,载波信号会在相邻信道产生泄露。以下是几种改善ACLR的方法:
• 改善PA的线性度:
• 降低PA输出功率:将PA的工作点调整到线性区域,避免接近压缩点,从而减少互调失真。
• 采用数字预失真(DPD)技术:DPD可以显著改善PA在高功率下的线性度,从而降低ACLR。
• 选择更高线性的PA:使用线性度更高的功率放大器可以有效减少邻道泄露。
• 优化后端器件的损耗:
• 降低滤波器和天线的插入损耗:低损耗的滤波器和天线可以确保PA在较低输出功率下仍能满足系统功率要求,同时减少反射功率对系统的影响。
• 优化匹配网络:良好的级联匹配可以确保信号功率的最大传输,减少反射功率对DPD等技术的影响。
• 保证PA输入信号的纯净性:
• 加入信道滤波器:在PA前级加入信道滤波器,可以过滤前级产生的互调失真,从而改善整个射频发射链路的ACLR性能。
通过上述方法,可以有效改善射频系统的ACLR性能,从而提高系统的整体性能和可靠性。
ACLR是衡量射频系统性能的关键指标之一,它直接影响系统的干扰水平和功率效率。通过理解ACLR的定义、影响及其系统要求,并采取有效的技术手段来优化PA的线性度、降低后端器件损耗和保证输入信号的纯净性,可以显著改善射频系统的ACLR性能。这对于确保无线通信系统的高效、可靠运行至关重要。
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