搜索濾波器Group Delay對于RF性能的影響
2017-02-24 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
最近在評估一顆LTE TDD 的full band 帶通濾波器,感覺它的帶內紋波比較
大,而且?guī)鹊腟21 的group delay波動也比較大,波動最厲害的地方3.4MHz間隔就有10ns 的差別,而另外一家濾波器(AVAGO)的group delay 就比較正常。
我想問一下這么劇烈的GROUP delay 抖動,會不會影響到上下行信號的解調?
請看附件中藍色曲線(紅線是對比用的avago 的group delay)
先說結論 可能會有影響
TX : EVM
RX : 靈敏度
尤其是1.4 MHz 的訊號帶寬
先說啥是Group Delay
由傅立葉變換得知 一個訊號 除非是正弦波 否則一定會有諧波成份
換句話說 該訊號其實是由許多頻率的成份所組成
因此 當該訊號通過一個Filter 時 每個頻率成份的傳輸時間會有所不同
這就是Group Delay 的由來
你就想象說賽跑時 每個選手抵達終點的時間會有所不同
有人第一名 有人最后一名
因此 若Group Delay 為0
表示該訊號的相位 自始至終 都是固定的 不會隨頻率改變
同時也表示 該訊號每個頻率成份的傳輸時間都一樣
但實際上不可能 也就是說
該訊號的相位 必定會隨頻率改變
該訊號每個頻率成份的傳輸時間 必定有所不同
所以簡單講 Group Delay 是一定會有 無可避免
而我們由上圖也知道 訊號相位隨頻率的變化曲線的負斜率
就是Group Delay 如下圖:
如果訊號相位隨頻率是線性變化 則Group Delay 為固定值 即綠色曲線
紅色曲線是訊號實際上的相位變化
由左圖可看出 若紅色曲線越線性 亦即越貼近綠色曲線
則右圖的Group Delay 的起伏變化就越小
反之 若左圖的紅色曲線越非線性 亦即越遠離綠色曲線
則右圖的Group Delay 的起伏變化就越大
而我們剛講過 Group Delay 是一定會有 無可避免
因此 該注意的不是Group Delay
而是Group Delay 的起伏變化 也就是Ripple
若Group Delay Ripple 越大 表示其左圖的紅色曲線越非線性
使得訊號因相位的非線性變化 而有所失真
所以我們得到一個結論 Group Delay Ripple 越大之處
其訊號失真會越嚴重
再來我們看LTE 訊號 EVM 的定義:
Δα 是每個RB 經過該Filter 時 所遭受到的振幅變化
Δ? 是每個RB 經過該Filter 時 所遭受到的相位變化
所以我們得到一個結論 若Group Delay Ripple 越大
則相位變化越劇烈 那么EVM 就會越差
而EVM 與SNR 關系如下 :
以RX 角度而言 若訊號EVM 越差 表示SNR 越差 則靈敏度越差
所以我們得到一個結論 若Group Delay Ripple 越大
TX 的EVM 會越差
RX 的靈敏度會越差
所以由你的圖來看 :
藍色曲線這顆Filter 其中間通道的Group Delay Ripple 最大
因此其TX 的EVM 跟RX 的靈敏度會最差
而且以綠色曲線為基準 跟紅色曲線比起來
藍色曲線在其他頻率點 偏離綠色曲線的程度也頗大
也就是說 藍色曲線這顆Filter 在其他頻率點的TX EVM 跟RX 靈敏度
也會比紅色曲線的AVAGO Filter 差很多
同時我們仔細觀察紅色曲線的AVAGO Filter
其低信道跟高信道的Group Delay Ripple 會比較大 偏離綠色曲線較多
這是正常的
由上圖可知 Group Delay 在頻率響應的轉折處 本來就會比較大
故以Band Pass Filter 為例
本來就是低信道跟高信道的Group Delay Ripple 會比較大
換句話說 AVAGO Filter 的曲線 比較像是典型Filter 該有的曲線
因此以AVAGO Filter 而言 其低信道跟高信道的
TX EVM, 以及RX 靈敏度, 會比其他通道差
另外 不同的訊號帶寬 其劣化程度也不同
以10 MHz 帶寬而言 一共是50 個RB
很可能有5 個RB 的EVM 劣化 占整體10% (5/50 = 10%)
以1.4 MHz 帶寬而言 一共是6 個RB
很可能有3 個RB 的EVM 劣化 占整體50% (3/6 = 50%)
所以我們得到一個結論
越窄頻的訊號 其EVM 受劣化的RB 整體比例就越高
再回到EVM 的公式:
剛講的是每個RB 的EVM 定義
而訊號整體的EVM 是把每個RB 的EVM
平方之后相加 除于RB 數目 最后再開根號
所以我們得到一個結論
若其EVM 受劣化的RB 整體比例越高
則訊號整體的EVM 就越差
也就是說 以你這顆濾波器而言 一樣都是中間通道
原則上帶寬1.4 MHz 的EVM 會比帶寬20 MHz 的EVM 還要來得差
所以總結就是 以這顆濾波器而言
看中間信道 1.4MHz 訊號帶寬的EVM 跟靈敏度 你能不能接受?
可以你就用
不能你就換AVAGO
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