什麼是ACLR？

在射頻設計中，我們經常會遇到各種各樣的系統指標，比如EVM，VSWR，NF，ACLR等等，這麼多的縮寫搞得人云裡霧裡，尤其是對很多剛入門的同學來說，不懂這些縮寫的意思，有時候很難理解大牛們在說什麼？

今天射頻學堂再和大家一起抽絲剝繭一個射頻指標——ACLR。

ACLR的定義

和其他的指標一樣，ACLR也是一個英語全稱的縮寫——AdjacentChannelLeakageRatio, 看到全稱之後是不是意思就明瞭了：鄰道洩露比。

還有一個和它一樣意思的射頻指標，叫做ACPR，全稱AdjacentChannelPowerRatio，鄰道功率比。

雖然名稱不同，但是ACLR和ACPR所表示的意思是一樣的，都是指主頻道功率和相鄰頻道功率的比值。一般情況下，在基站設計中，常採用ACLR作為系統指標，而終端設計中，常採用ACPR作為系統指標。

在一個射頻系統的工作頻帶OBW內，可以分為多個頻道，每個頻道載波的頻寬稱為CBW，當其中一個頻道作為主頻道工作的時候，由於系統非線性的影響，載波信號會洩露在相鄰頻道，主頻道和相鄰頻道的功率比就是ACLR. 公式如下：

ACLR一般採用dBc的格式，所以呢，利用相鄰頻道功率（dBm）減去主頻道功率（dBm）即可。

ACLR的影響

ACLR的定義非常簡單明瞭，但是如果ACLR的指標不好，會對系統有哪些影響呢？

最直接的影響就是在主頻道的相鄰頻道上有一個非常大的未知信號，如果附近的通訊系統剛好工作在相鄰頻道上，那麼這個未知信號就會對這個通訊系統造成很大的干擾，這個巨大的干擾將會使這個通訊系統帶來比較大的影響，甚至無法工作。

另一方面，根據功率守恆定理，如果在相鄰通道上有比較大的洩露功率，那麼主頻道的功率就會減小，通訊系統的效率就會比較低，從而造成比較大的功耗問題。

ACLR的系統要求

所以呢，對於所有的無線通訊系統，都有嚴格的ACLR的要求，尤其是在基站中，比如對於LTE 第四代通訊系統，在 3GPP TS 36.141 version 9.12.0 Release 9 中對LTE發射機的ACLR有明確的要求：ACLR>44.2dBc

在5G NR中，對ACLR有了更高的要求，一般情況下，基站的ACLR要大於45dB。詳見 3GPP TS 38.104 version 15.2.0 Release 15 中對ACLR的要求。

相應的，在UE端，應為發射功率更低，所以一般ACLR的要求會低一些，比如在3GPP TS 38.101-1 version 15.2.0 Release 15 給出的UE 端 ACLR的指標要求。

所以，對於ACLR的要求，不同的無線系統有不同的定義，同學們在設計的時候，一定要根據相應無線通訊標準的定義，設計滿足要求的射頻系統。

如何改善系統的ACLR？

導致ACLR惡化的因素有很多，但是影響最大的還是PA的非線性。因為鄰道功率的洩露，本身就是由於系統的非線性引起的。

如下圖所示，我們把一個載波信號分成幾個子載波，由於非線性的影響，每兩個子載波都會在載波的左右兩側各產生一個互調信號，這個互調信號就造成了相鄰頻道的功率填充。在ADI的一篇TA上，給出了ACLR和IMD的關係，如果已知子載波的功率和IMD的功率，就可以計算出ACLR的值。

如果功率放大器的輸出功率過高，接近壓縮點，那麼在相鄰通道中產生的IIP3和IIP5產品的功率也會過高。並且這些高功率IMD產物剛好落在相鄰通道，就會導致高ACLR。這就是在最大功率下發生不良ACLR的原因。

在這種情況下，為了改善ACLR，首要任務是改善PA的線性，這時，可以通過降低PA的輸出功率，是PA工作線上性區，或者通過DPD來改善PA在高功率下的線性度；或者呢，選用更高線性的PA。

第二點可以通過改善PA後端器件的損耗，比如濾波器，比如天線。這裡的損耗既包括回波損耗，也包括插入損耗。

從上文降低PA輸出功率可以改善ACLR這一點來說，後級濾波器天線的低插損，可以保證PA在輸出低功率下也能滿足系統的功率要求；另一方面PA輸出口良好的匹配，不僅保證了信號功率能夠最大的傳輸，也保證了反射功率對系統的影響最低，尤其是對DPD的影響。

這一點可以通過後級良好的級聯匹配，以及選用低損耗的元件和PCB來實現。

第三點就是保證乾淨的PA輸入。有源器件的非線性會產生互調失真，無論在PA端，還是在前面Tx中，都會產生。如果在前面Tx鏈路中就有比較大的互調失真，那麼經過PA放大後，其對系統的影響將會變大。這種情況下，可以在PA前級加入頻道濾波器來過濾前級產生的互調失真，以此來改善這個射頻發射鏈路的ACLR性能。

參考閱讀

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