PowerPoint Presentation - 松澤・岡田研究室

download report

Transcript PowerPoint Presentation - 松澤・岡田研究室

アクティブフィルタによるW-CDMA
受信機の歪抑制に関する検討
◎金丸正樹,Dong Ta Ngoc Huy,岡田健一,松澤 昭
東京工業大学
大学院理工学研究科電子物理工学専攻
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& of
Okada
Lab.
Tokyo Institute
Technology
発表内容
2
• 背景
• ノッチフィルタによる歪の抑制
• シミュレーション結果
• まとめ
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
背景
3
無線通信の普及⇒複数の規格に対応した端末
マルチバンドRFフロントエンドの開発
・LNA,Mixerのマルチバンド化
・LNA-Mixer段間フィルタ除去
single-band
LNA
SAW filter
BPF
SAW filter
Mixer
BPF
妨害波
multi-band
帯域外妨害波の影響が増大
高い線形性が要求される
Multi-band
LNA
Multi-band
Mixer
BPF
SAW filter
妨害波
W-CDMAではTx(送信波)リークにより大きな歪が発生する
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
ノッチフィルタによるTxリーク除去
4
ノッチ周波数で
低インピーダンス
ノッチフィルタ
[1] B. Tenbroek, et al., ISSCC2008
カスコードLNAの接続点にノッチフィルタを付加しTxリークを除去
アクティブQエンハンス回路によりフィルタ特性向上
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
フィルタの非線形性
5
Qエンハンス回路の
入力ノード電圧vx
jnotchC1
vx 
g p  gn
v in
1
notch 
L(C1  C2 )
vinに対して増幅される
アクティブQエンハンスを用いているため歪の発生要因となる
Q値を良くするほどvxが増大(gp-gn→0 ⇒ vx→∞)
歪増大
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
フィルタによる歪の影響
LNA
6
notch
Mixer
BPF
(A)
(A)
(B)
(C)
(C)
(B)
IM3
CW Tx
Rx
f
IM3
IM3
CW Tx Rx
IM3
f
CW Tx Rx
f
ノッチフィルタにおいて発生する3次歪が大きいとTx抑圧による
3次歪抑制の効果が十分に得られない
ノッチフィルタ挿入時のMixer出力での3次歪の解析
Txリーク除去により3次歪が改善する条件を求める
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
Txリーク抑圧の効果
7
G
IIP3
非線形ブロック
IM3out = (Pblocker+G)-2(IIP3in-Pblocker)
= 3Pblocker+G-2IIP3
= 2PTx+PCW+G-2IIP3
Pblocker=(2PTx+PCW)/3
ノッチフィルタによるTxリーク抑圧により後段で発生する歪を抑制
Txリーク抑圧量Gsup[dB]に対しIM3は2Gsup[dB]抑圧される
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
Txリーク抑圧による3次歪改善の条件
notch filter
LNA
8
Mixer
Gsup
IIP3n
GMix
IIP3Mix
BPF
Pblocker=(2PTx+PCW)/3
Pblocker’=[2(PTx+Gsup)+PCW]/3
ノッチフィルタ:IM3n_out= 2PTx+PCW -2IIP3n+Gsup
Mixer:IM3Mix_out= 2(PTx+Gsup)+PCW -2IIP3Mix+GMix
IM3n_out+GMix<IM3Mix_out
ノッチフィルタで発生する3次歪を
ミキサで発生する3次歪より小さくしたい
IIP3n>IIP3Mix-Gsup/2
後段(Mixer)のIIP3とTx抑圧量によりフィルタのIIP3の下限が決定する
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
シミュレーションによる検証
9
IM3テスト
45dBm
L[nH]
1
[mm]
0.18
Q
10
wM1[mm]
60
C1[pF]
0.98 wM2[mm]
C2[pF]
5.6
180
GainMixer[dB 10
]
fnotch[GHz 1.92 IIP3Mixer[dB]
]
2008/09/19
Txリークレベルを掃引
Rx帯域に発生するIM3を観測
5
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
ノッチフィルタの特性
10
Gsup=-15,-20dBにおいてIIP3notch<IIP3Mix-Gsup/2
⇒ノッチフィルタで発生する3次歪が支配的になる
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
IM3抑圧特性
11
Gsup>-10dB以上では抑圧量を
増やしてもIM3抑圧量は増加しない
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology
まとめ
12
マルチバンド受信機には段間フィルタの除去が必要
→線形性の要求が増大、設計が困難
→オンチップフィルタによる妨害波除去が必要
• ノッチフィルタのQエンハンスによりフィルタの線形性
が劣化する
⇒フィルタで発生する歪が支配的となる
• Txリーク除去により歪が改善する条件
IIP3n>IIP3Mix-Gsup/2
• 条件を満たさない範囲ではTxリーク抑圧量を増やし
てもそれ以上のIM3の改善はされない
2008/09/19
M. Kanemaru, Tokyo Tech.
Matsuzawa
Matsuzawa
Lab.
& Okada
Lab.
Tokyo Institute
of Technology