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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. 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. BPF. BPF. BPF. 背景. 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. single-band. ・ LNA,Mixer のマルチバンド化 ・ LNA-Mixer 段間フィルタ除去. SAW filter. LNA. - PowerPoint PPT Presentation
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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.
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Matsuzawa& Okada Lab.
Matsuzawa Lab.Tokyo Institute of TechnologyMatsuzawa
& Okada Lab.Matsuzawa Lab.Tokyo Institute of Technology
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
2008/09/19 M. Kanemaru, Tokyo Tech.
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Matsuzawa& Okada Lab.
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& Okada Lab.Matsuzawa Lab.Tokyo Institute of Technology
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
2008/09/19 M. Kanemaru, Tokyo Tech.
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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
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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
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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
2008/09/19 M. Kanemaru, Tokyo Tech.
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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
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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
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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
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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
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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
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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