大神告诉你WCDMA之Tx Leakage对于零中频接收机之危害
WCDMA（Wide band Code Division Multiple Access 宽带码分多址）是一种3G蜂窝网络，是一种利用码分多址的复用技术。因为WCDMA发射端与接收端会同时运作，故需要Duplexer，将发射与接收的讯号路径作隔离，如下图：
因此，Duplexer的isolation，就扮演了相当重要的角色，若Duplexer的isolation不够，加上WCDMA之发射端与接收端会同时运作的特性，便会产生Tx-?Leakage。
当Tx?Leakage很大时，若LNA的P1dB不够大，则会使LNA饱和，此时LNA的Gain不再固定，而是会变小，该现象称之为Desense。
若接收讯号的Gain降为零，即接收讯号经过LNA时，完全不会被放大，则有可能被Noise?Floor淹没，此时称该Rx讯号被阻塞(Blocked)。
另外，由于具备了低成本，低复杂度，以及高整合度，这使得零中频架构的接收器，在手持装置，越来越受欢迎。而零中频接收器中，RF信号频率与LO信号频率相同，因此最后降频待解调的讯号，为直流讯号，会座落在频域上频率点为零之处。
而由于DC?Offset，也是非线性效应之一，因此若LNA的P1dB不够大，则Tx?Leakage可能会使LNA饱和，产生DC?Offset，进而干扰降频后待解调的讯号，导致BER升高。
而Mixer处理的讯号，是经过LNA放大后的讯号，因此其P1dB必须比LNA更大，否则即便LNA的线性度够，但若Mixer的线性度不够，一样会有DC?Offset。
因此在WCDMA的接收测项中，有一项为Maximum?input?level，便是在测接收端的最大承受输入功率(且BER不得大于0.1%)，藉此以衡量接收电路的P1dB。
若LO与LNA以及Mixer的隔离度不够大，会产生Self?Mixing，而Tx?Leakage可能会透过Self?Mixing的方式，导致DC?Offset，干扰降频后待解调的讯号。
另外，若LNA的IIP2不够，则会有IMD2，座落在直流附近，最后再经过Mixer，干扰已降频为直流的讯号，导致解调失败。
而如前述所言，Mixer的线性度必须比LNA更大，因此即便LNA的IIP2够大，但若Mixer的IIP2不够，依旧会有IMD2的问题。
虽然Tx?Leakage与接收讯号的频率不相等，基本上IMD2不会正好座落在直流处，其IMD2的带宽，是讯号的两倍，因此一样会干扰降频为直流的讯号。
DC?Offset与IMD2之所以成为零中频架构的难题，在于它们会座落在频谱上为零之处，或其附近，很难滤除，因此若要抑制，只能靠后端的基频电路，以及校准，将其DC?Offset与IMD2抑制下来。如下图的设计中，其接收器的基频电路，便导入了抑制DC?Offset与IIP2校正的电路。
而高通平台，也针对了WCDMA的接收端，作DC?Offset的校正，如下图：
以及IIP2的校正：
由于DC?Offset会使后端电路的线性度下降，因此理论上，若能抑制DC?Offset，便能有效提升线性度，而实际上，透过校正，也确实能提升IIP2，如下图：
下面是高通平台，其WCDMA的接收器在校正后，其IIP2可以达到55dBm。
虽然同样都是零中频架构，但相较于WCDMA，高通并没有对GSM做IIP2的校正，我们以下式做说明：
C是校正常数。理论上，输入讯号指的是接收讯号，但前述提到，Tx?Leakage在LNA的输入端，会比接收讯号大得多，尤其是当手机离基地台极远，却又尚未归属另一个基地台的管辖范围时，如下图：
为了与基地台有正常通讯质量，便会将发射功率打到最大，但由于离基地台极远，所以接收讯号很微弱，此时便形成Tx?Leakage在LNA的输入端的功率很大，但接收讯号很小的情况。
而Tx?Leakage在LNA的输入端，最大可达-24dBm，而灵敏度最小可以到-117dBm，若处于上述的极端情况，则两者差了将近100dBm。因此其IMD2的大小，主要是由Tx?Leakage在LNA的输入讯号所主宰。
而因为WCDMA之Tx?Leakage在LNA的输入功率，比GSM的接收输入讯号大得多，这表示WCDMA的IMD2，会远比GSM的IMD2来的大，亦即WCDMA对于IIP2的要求，远比GSM来的高，因此虽然同样零中频架构，同样都会有IMD2的问题，但WCDMA须额外靠校正来提升线性度。由下图可知，LO在频谱上，会有所谓的Phase?Noise，如下图：
因此Tx?Leakage在LNA的输入讯号，可能会与LO的Phase?Noise，产生reciprocal?Mixing，干扰降频为直流的讯号。
当然如前述所言，提升Duplexer的isolation，便可有助于Tx?Leakage的降低，进而降低Cross?Modulation，因此在挑选Duplexer时，其isolation越大越好，至少要50dB，以AVAGO的ACMD-7614为例，其isolation，几乎都有55?dB，如下图：
而在Layout时，也要靠GND来加强Tx，Rx，Ant三个端口之间的isolation，避免Blocking，ACS，以及灵敏度的劣化。
当然最好是Duplexer下方，除了讯号走线外，其他地方全都铺GND，并密集地打Via连到Main?GND，以获得最佳的isolation。
而发射与接收讯号走线，也要彼此远离，否则其PA输出讯号，一样可以靠寄生电容，耦合到接收讯号，使其产生Desense甚至Blocking的问题。
