SR3225SAA (RF发射器模块)

SR3225SAA是一个UHF范围的无线发射机模块。晶体谐振器、振荡器、锁相环和功率放大器集成在3.2 mm x 3.5 mm的陶瓷封装中。通过连接外部控制设备，可以配置无线传输功能。适用于小型无线发射机

概述

框图

规范(特点)

终端连接/外部尺寸

销的描述

射频、基带工程师都需了解的常识——VCO Pulling的危害

由于现今智能手机要求的RF功能越来越多，这连带使得零件数目越来越多，且越来越要求轻薄短小，而零中频架构，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收发器，在手持装置，越来越受欢迎。但连带也有一些缺失，其中一项便是所谓的VCO Pulling，如下图:

在零中频架构中，因为主频信号的频率与LO相同，所以有可能会泄漏并造成干扰，而整个发射路径中，最可能的泄漏来源为PA输出端与天线端，因为PA输出端的能量最强，因此会以传导方式干扰，而天线端则是会直接以辐射方式干扰，使调变精确度下降，导致相位误差，频率误差，以及EVM都会有所劣化。

由于PA的输入功率范围一向很广，以RFMD的RF3225为例，其输入功率范围为0dBm~6dBm，这表示收发器的输出功率，即便扣掉Mismatch Loss与Insertion Loss，仍符合PA的输入功率范围，因此一般而言，较少调校此处的匹配。然而PA的输入端，其实也是 DA(Driver Amplifier)的Load-pull，因此这部分的匹配若没调校好，会使DA的线性度不够，导致在PA输入端，发射性能已经不好，再加上PA是主要的非线性贡献者，如此便会导致PA输出端的发射性能更差。

除此之外，这部分的匹配若没调校好，会因反射而干扰VCO，导致调变精确度下降，如下图:

而PA输入端的匹配电路，其摆放位置需依平台而定，例如若为MTK的MT6252，则需靠近收发器，但若为高通的WTR1605L，则需靠近PA。

像WCDMA这种会用到振幅调变的信号，只能用线性PA作放大，亦即在升频过程中，是采用所谓的I/Q Modulation，如下图:

I/Q Modulation是直接将数字信号的I/Q信号，直接升频成RF信号，因此容易在混波过程中，产生带外噪声，若带外噪声被PA放大，进而增加LNA的Noise Floor，会导致灵敏度变差。换句话说，WCDMA接收端的灵敏度，除了会因Tx Leakage而劣化，也会因被PA放大的带外噪声而变差。

除此之外，因为GPS接收的是-150dBm以下，极微弱的信号，因此当WCDMA与GPS功能同时开启时，被PA放大的带外噪声，有可能会影响到GPS:

因此通常多半会在PA输入端，添加SAW Filter。但在成本与空间的考虑下，越来越倾向将SAW Filter拿掉，若收发器内部设计得宜，即便无SAW Filter，其灵敏度也不会太差。

因此在一些电路设计上，会看到以0奥姆电阻作切换的设计，例如高通的WTR1605L，在WCDMA的发射端部分，其SAW Filter会再额外多接一个传输路径，当R2615不放组件时，其发射信号会经过U2603这颗SAW Filter，当R2615放0奥姆时，其发射信号并不会经过U2603这颗SAW Filter，而是直接通过R2615传输过去。

然而有时会遇到的问题是，当R2615放0欧姆时，其相位误差与EVM会变差，此时可能有人会认为是SAW Filter的关系，但这是个误解，因为相位误差与EVM，都是带内噪声，而SAW Filter是用来抑制带外噪声，换言之，SAW Filter无法改善相位误差与EVM，相反地，若SAW Filter的Group Delay过大，会导致信号有所失真，进而劣化EVM。

因此合理的解释，便是VCO Pulling，当R2615不放组件时，其发射信号会经过U2603这颗 SAW Filter，此时收发器看出去的S11很好，不会有信号反射。

但是当R2615放0欧姆时，其发射信号会直接经过R2615，由于Layout走线关系，导致收发器看出去的S11不好，信号反射打到VCO，使得调变精确度下降，其相位误差与EVM变差。故此时应针对PA输入端的Matching再作微调，以减少反射。

当PA输入端的Matching调校为较收敛的状况时，其EVM也跟着改善。

然而相较于PA输入端，由于PA输出端的能量更强，因此更可能会危害到VCO，因此更需特别注意。有可能通过其他邻近的走线，借由耦合的方式，产生VCO Pulling。

常见的例子是，在调试过程中，发现相位误差过大，但接收端的Matching拿掉，也就是将接收路径断开后，其相位误差便改善，此时可能有人会认为是接收端Matching的关系，但这是个误解。

因为接收端的Matching，是为了减少接收信号的Mismatch Loss，使其灵敏度变好，并不会影响发射端的相位误差。或是有人怀疑接收信号干扰发射信号，因此将接收路径断开后，便无干扰来源，导致相位误差改善。这也是个误解，因为GSM是TDD机制，发射与接收不会同时工作，因此当信号从发射端发射时，接收端并无信号。即便是WCDMA这种FDD机制，亦即发射与接收会同时工作，但由于接收信号远小于发射信号，其强度不足以干扰发射信号，反倒是发射信号容易干扰接收信号。

因此合理的解释是因PA输出信号，耦合到接收路径，流入收发器，进而打到发射端VCO，产生VCO Pulling。

或是打到接收端VCO，再耦合到发射端VCO，产生VCO Pulling。

信号干扰的机制，会有三要素，接收路径在这案例中，扮演Path的角色，因此拿掉接收端的Matching，等同于将Path断开，消除VCO Pulling，进而改善相位误差。当然，若接收端有添加SAW Filter，可以将发射端的信号挡下来，因此原则上，接收端有添加SAW Filter，可以避免该情况发生。但要注意其 SAW Filter的摆放位置，必须离收发器越近愈好，确保发射信号在进入收发器前，能被SAW Filter挡下来。

否则若离收发器过远，则发射信号就有机会通过接收路径，窜入收发器，产生VCO Pulling。

但有些收发器的接收端，是属于SAW-less设计，例如高通的RTR6285A，其GSM部分的接收路径，并无摆放SAW Filter，故此时接收端的Matching，其任务除了改善接收信号的 Mismatch Loss，同时也负责抑制带外噪声，即抵挡发射信号。

当然，如前述的接收端SAW Filter一样，该接收端Matching，一样需离收发器越近愈好，确保发射信号在进入收发器前，能被挡下来，否则若离收发器过远，一样会产生VCO Pulling。

除了邻近走线外，其发射信号也可能会通过Shielding Cover，产生VCO Pulling，若 Shielding Cover与Shielding Frame接触不是很紧密，即接地不是很好，则耦合到 Shielding Cover上的发射信号，并不会通通流到 GND，而是会通过反射，窜入收发器，导致VCO Pulling。

此时应加强Shielding Cover与Shielding Frame的接触，使其耦合到Shielding Cover上的发射信号，通通流到 GND。

以及加强Shielding Cover与Housing金属的接触。

当然在Layout时，其Shielding Frame上的GND Via要尽可能多打，以便加强GND。

也正是因为有VCO Pulling的问题，所以不论是高通，或是MTK，都会建议收发器与PA要分别放在两个独立的屏蔽框里，也是为了避免VCO Pulling。

而接收端的SAW Filter以及Matching，除了如前述离收发器越近越好，也要放在收发器的屏蔽框里。

另外，在收发器到ASM的长度不变情况下，尽可能缩短PA到ASM的距离，主要是为了 Insertion Loss与VCO Pulling的考虑。

由前述可知，由于PA的输入功率范围一向很广，以RFMD的RF3225为例，其输入功率范围为 0dBm ~ 6dBm，这表示收发器的输出功率，即便扣掉Mismatch Loss与Insertion Loss，仍符合PA的输入功率范围，因此即便PA输入端走线长一点，Insertion Loss大一点，对于PA的线性度与最大饱和功率，并无太大差异，校正时自然会补偿回来。

但PA输出端的Insertion Loss，是无法补偿回来的，若因为走线过长，Insertion Loss多1dB，那么最大饱和功率，就是硬生生被扣掉 1dBm。一般GSM Low Band的最大输出功率为32.5 dBm，若其最大饱和功率只有33 dBm，表示只Back-off了0.5 dBm，PA线性度不佳，其发射性能可能会劣化。若最大饱和功率只有32dBm，连最大输出功率32.5dBm都达不到，那这只能改 Layout，无其他解法。

再者，若PA输出端走线越长，则PA输出信号耦合到邻近走线的机会就愈高，即VCO Pulling的风险就越高。虽然PA输入端的走线越长，一样会提高 VCO Pulling的风险，但由于PA输入信号的强度，远小于PA输出信号的强度，以杀伤力来讲，当然是PA输出信号较大。原则上最理想情况是PA输入端走线，及PA输出端走线都尽可能短，但若因空间限制，使得placement时，收发器到ASM的距离就是这么长，在两害相权取一轻的情况下，当然是先缩短PA输出走线的长度。

另外，有一种情况是，作传导测试时，其相位误差都正常，但作无线测试时，天线一装上去，其相位误差就变大，部分原因也是来自于VCO Pulling。当Shielding Cover与 Shielding Frame的接触不够紧密时，即屏蔽效果不好，则由天线发出的无线发射信号，会泄漏到收发器的屏蔽框内，造成VCO Pulling。

任何金属，若GND不完全，等同于辐射体，因此Shielding Cover与Shielding Frame的接触不够紧密时，亦即GND不完全，这时整个Shielding Can 会宛如一个共振腔结构，把残留在 Shielding Cover的Wireless信号，辐射出去，打到 VCO。

此时可以做实验，把Shielding Cover拿掉，去做Wireless的测试。若相位误差变好，就表示是第二种情况，因为Shielding Cover拿掉，等同于破坏共振腔结构。反之， 若变更差，那就是第一种情况，因为完全没遮蔽效果。而不管是第一种或第二种，解决之道都是加强shielding Cover的GND，亦即如前述，加强Shielding Cover与Shielding Frame的接触，以及加强 Shielding Cover与Housing金属的接触。如果是第一种，这样可以加强遮蔽效果。如果是第二种，这样可以把残留在Shielding Cover的Wireless信号，都流到 GND，削减其共振腔的辐射强度。

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