Balun Power Combined Amplifier, Gain Error between In-phase and out-of-phase is not equal , Don't Trust Your Feeling. 讓人感覺失準的dB

        LTE HPUE這個東西最近有被拿出來當作產品的賣點，HPUE為High Power User Equipment的縮寫，或簡單一點講也就是功率打得比較大的手機產品，手機功率大有什麼好處? 當然直接的好處就是傳送的距離可以增加一倍(+3dB Power)，需要基地台涵蓋數目就不用這麼多，但壞處也顯而易見就是會比較耗電，另外一個最重要的問題就是安全性(電磁波)，也就是常常在吵的基地台不能蓋在我家旁邊的意思。

        所以一般來說目前制定HPUE的標準為原本功率再往上加3dB，但3dB講起來容易在功率放大器的設計有時候就會要了你的命，除了重新設計外另外一個就是使用Power Combine的架構。

1. 重新設計原本的放大器 (Transistor)
2. 沿用原本的放大器利用Power Combine的技巧，in-phase, out of phase combined. 

        如下就是一個Balanced Power Amplifier的架構，使用兩個Balun達到功率合併的目的，Balun將訊號反轉180度後，最後在輸出端再反轉一次達到功率合併的效果，另外這個電路的優點就是even order的諧波(harmonics)都會天然地被抵銷，是個天然的濾波器架構。

     
        但以上都是假設 Balun是完美....Perfect的狀態，一個理想的Balun 振幅大小要一致(Amplitude Balance)和相位剛好相差180度 (Phase Balance)，這樣才會得到上面的結論，f0功率多出3dB，2nd harmonic 2xf0完全抵消的結果。

        但如果遇到一個沒那麼完美卻堪用的Balun呢? (對不起我用了堪用堪用堪用.....) 這個Balun的 Amplitude Ratio為0.9，但phase是完美的180相差，我們先來看看如果功率合併的狀況。
       
        如下圖在這個狀況下，Power Combine會從原本的3dB掉到0.2dB，原本要加3dB現在只有2.8dB，相差0.2dB.......好像也還好，才差0.2dB還是多了2.8dB阿


 

        

        但是我們看看破壞性干涉(out of phase)2nd harmonic抑制的結果，從原本的-inf dB(假設-100dB好了) 變成只有 -10dB，換句話說提供了10dB Rejection的能力，但原本Harmonics是 -100dBm好了變成只剩下-10dBm，變差的差距怎麼這麼大.......大......大.

        一樣的誤差值，但Power Combine的時候給你只有差0.2dB的感覺，但在Harmonic卻給你變差100多dB的錯覺。這是Linear Scale 轉成Log Scale很容易產生的認知上的錯覺。

      這樣的Case蠻常出現的，小心不要掉進Log Scale思考的陷阱喔。