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

Matsuzawa& Okada Lab.

Matsuzawa Lab.Tokyo Institute of TechnologyMatsuzawa

& Okada Lab.Matsuzawa Lab.Tokyo Institute of Technology

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

2008/09/19 M. Kanemaru, Tokyo Tech.

2




発表内容

• 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


3




背景

LNA Mixer

Multi-bandLNA

Multi-bandMixer

妨害波

BPF BPF

BPF

妨害波

single-band

multi-band

・ LNA,Mixerのマルチバンド化・ LNA-Mixer段間フィルタ除去

帯域外妨害波の影響が増大高い線形性が要求される

SAW filter

SAW filter

SAW filter

W-CDMAでは Tx(送信波 )リークにより大きな歪が発生する

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


4




ノッチフィルタによる Txリーク除去

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

[1] B. Tenbroek, et al., ISSCC2008

ノッチフィルタ

ノッチ周波数で低インピーダンス


5




フィルタの非線形性

)(

1

21

notch

np

1notch

CCL

vgg

Cjv inx

Q値を良くするほど vxが増大 (gp-gn→0 ⇒ vx→∞)

歪増大

Qエンハンス回路の入力ノード電圧 vx

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


6




フィルタによる歪の影響

LNA Mixer

BPF

notch

fRxTx f

IM3IM3

RxTx f

IM3IM3

RxTx

(A)(A)

(B)(B) (C)

(C)

CW CW CW

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


7




Txリーク抑圧の効果

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

Pblocker=(2PTx+PCW)/3

IM3out = (Pblocker+G)-2(IIP3in-Pblocker) = 3Pblocker+G-2IIP3 = 2PTx+PCW+G-2IIP3

GIIP3

非線形ブロック


8




Tｘリーク抑圧による 3次歪改善の条件

LNA

Mixer

BPF

notch filter

Gsup

IIP3n

GMix

IIP3Mix

Pblocker=(2PTx+PCW)/3

ノッチフィルタ :IM3n_out= 2PTx+PCW -2IIP3n+Gsup

Mixer:IM3Mix_out= 2(PTx+Gsup)+PCW -2IIP3Mix+GMix

Pblocker’=[2(PTx+Gsup)+PCW]/3

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

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

IM3n_out+GMix<IM3Mix_out

IIP3n>IIP3Mix-Gsup/2


9




シミュレーションによる検証

IM3テスト

45dBm

Txリークレベルを掃引Rx帯域に発生する IM3を観測

L[nH] 1 ℓ[m] 0.18

Q 10 wM1[m] 60

C1[pF] 0.98 wM2[m] 180

C2[pF] 5.6 GainMixer[dB] 10

fnotch[GHz] 1.92 IIP3Mixer[dB] 5


10




ノッチフィルタの特性

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


11




IM3抑圧特性

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


12




まとめ

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　　　

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

Documents