適當增加電容值保證功率放大器在工作狀態(tài)時(shí)獲得足夠的電流。

電容和功放的某引腳在電路板上應該盡量靠近減少電容放電途徑的阻抗。

在電源線(xiàn)靠近待測移動(dòng)電話(huà)的一端并聯(lián)一個(gè)大電容改善移動(dòng)電話(huà)的供電電源的性能。

隨著(zhù)移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)的發(fā)展，移動(dòng)電話(huà)已經(jīng)成為目前國內電子制造業(yè)最大的熱點(diǎn)。移動(dòng)電話(huà)是一個(gè)包含數字信號和模擬信號的復雜系統，在移動(dòng)電話(huà)的設計調試和批量生產(chǎn)中，會(huì )碰到各種各樣技術(shù)問(wèn)題。其中常見(jiàn)的問(wèn)題之一是移動(dòng)電話(huà)的開(kāi)關(guān)頻譜不能滿(mǎn)足ETSI標準的要求。在實(shí)際工作中，發(fā)現移動(dòng)電話(huà)使用的電源直接影響開(kāi)關(guān)頻譜的好壞。本文將簡(jiǎn)要介紹一下移動(dòng)電話(huà)電源對開(kāi)關(guān)頻譜的影響并給出具體的解決辦法。

基本概念

GSM移動(dòng)電話(huà)僅在八個(gè)時(shí)隙中的一個(gè)時(shí)隙發(fā)射信號，因此需要不斷切換功率放大器工作狀態(tài)。在發(fā)射信號時(shí)， GSM移動(dòng)電話(huà)需要打開(kāi)功率放大器，發(fā)射結束后將功率放大器關(guān)閉，從而減少手機功耗，延長(cháng)通話(huà)時(shí)間。為了減小功率放大器頻繁切換工作狀態(tài)而導致的對相鄰信道的干擾，ETSI標準中明確規定了對功率放大器的功率時(shí)間譜和開(kāi)關(guān)頻譜的要求。圖1是ETSI規范對功率時(shí)間譜的要求，移動(dòng)電話(huà)在每一個(gè)時(shí)隙的輸出功率必須落在規定范圍(Time Mask)內。

表1是ETSI規范對開(kāi)關(guān)頻譜的要求。

在發(fā)射功率為31dBm的時(shí)候，距載波400kHz處開(kāi)關(guān)頻譜不得超過(guò) -21dBm，距載波600kHz處開(kāi)關(guān)頻譜不得超過(guò)-23dBm，距載波1200kHz處開(kāi)關(guān)頻譜不得超過(guò)-23dBm，距載波1800kHz處開(kāi)關(guān)頻譜不得超過(guò)-26dBm。

目前完整的手機解決方案的芯片部分主要包括基帶、電源控制、收發(fā)器和功率放大器。在這些器件中，基帶、電源控制和收發(fā)器的工作電流都比較小，約為幾十mA，而功率放大器的工作電流較大，峰值電流約為1~2A。并且功率放大器的工作模式為非連續方式，因此功率放大器所需電流為幅度較大的脈沖電流，圖2是功率放大器Vcc引腳電流波形。

功率放大器所需要的脈沖大電流對電源提出了較高的要求。如果電源不能夠提供功率放大器所需要的瞬時(shí)大電流，那么功率放大器就會(huì )異常工作，從而導致移動(dòng)電話(huà)的各項指標惡化，表現之一就是開(kāi)關(guān)頻譜異常。

設計調試中的注意事項

圖3是移動(dòng)電話(huà)功率放大器的外圍電路圖，其中功率放大器的第4引腳接電源。為了保證功率放大器在工作狀態(tài)時(shí)獲得足夠的電流，通常在靠近功率放大器的第4引腳處并聯(lián)一個(gè)電容，電容的大小約為3.3mF或者 4.7mF。具體設計可以根據實(shí)際需要適當增加電容值，但過(guò)大的電容不僅會(huì )增加成本，占用較大的印刷電路板面積。而且在增大到一定容值后，進(jìn)一步增加電容值將不再會(huì )顯著(zhù)改善電源性能。

此外，這個(gè)電容和功放的第4引腳在電路板上應該盡量靠近，而且要用銅箔塊連接，以減少電容放電途徑的阻抗。在電容類(lèi)型的選取上，應該選擇等效串連電阻和等效串連電感較小的電容。因為等效串連電阻決定了電容器的最大放電電流，等效串連電阻和等效串連電感決定了放電速度(即脈沖電流的前沿上升時(shí)間)。如果使用這兩個(gè)數值大的電容是根本無(wú)效的，只有使用高頻電解電容、無(wú)感薄膜電容、獨石電容等才行。除了在功率放大器電源腳放置電容外，在印刷電路板布線(xiàn)的時(shí)候，還應該注意盡量縮短電源線(xiàn)的長(cháng)度，過(guò)長(cháng)的電源線(xiàn)不僅增加了電壓損耗，而且會(huì )導致供電電壓的波動(dòng)。此外，功率放大器的電源線(xiàn)的寬度不應該低于9mil，過(guò)于狹窄的電源線(xiàn)呈現出較大的阻抗，也會(huì )進(jìn)一步惡化電源的性能。

在印刷電路板布線(xiàn)時(shí)，如果不注意上述問(wèn)題，會(huì )導致功率放大器電源供電不足，從而引發(fā)開(kāi)關(guān)頻譜的惡化。在移動(dòng)電話(huà)調試過(guò)程中，如果開(kāi)關(guān)頻譜不能滿(mǎn)足ETSI要求，設計人員可以進(jìn)一步觀(guān)察移動(dòng)電話(huà)的功率時(shí)間譜。例如在最高功率等級的功率時(shí)間譜上，功率放大器穩定輸出功率出現明顯下降的情況，那么有可能是功率放大器電源供電電流不能滿(mǎn)足功率放大器要求。設計人員可以從上述三個(gè)方面考慮改進(jìn)功率放大器電源電路的設計。

量產(chǎn)測試中的注意事項

在量產(chǎn)測試中，通常生產(chǎn)廠(chǎng)家不會(huì )采用真正的電池而是采用“假電池”。

由于移動(dòng)電話(huà)工作時(shí)，功率放大器所需電流為大幅度脈沖電流，在這種情況下，連接電源線(xiàn)的電感不可忽略。由于受到大幅度脈沖電流和電源線(xiàn)等效電感的影響，功率放大器Vcc管腳的實(shí)際電壓可以由下式表示：

其中，Vd是電源通路上的電壓降數值，R是電源通路的電阻值，I是電流，L是電源線(xiàn)的電感值，t是時(shí)間。

如果用示波器實(shí)際測試加在移動(dòng)電話(huà)上的電壓，會(huì )發(fā)現大量的毛刺，如圖4所示。在實(shí)際生產(chǎn)中，嚴重的毛刺會(huì )導致功率放大器失效或被擊穿，而更多的情況下，這種電源的波動(dòng)會(huì )導致移動(dòng)電話(huà)的開(kāi)關(guān)頻譜惡化，從而使得被測試移動(dòng)電話(huà)不能通過(guò)生產(chǎn)測試。

針對上述問(wèn)題，可以從三個(gè)方面來(lái)改善測試生產(chǎn)線(xiàn)上移動(dòng)電話(huà)的供電電源的性能。首先要盡量縮短穩壓電源和待測移動(dòng)電話(huà)之間的電源線(xiàn)長(cháng)度，通過(guò)減小電源線(xiàn)長(cháng)度來(lái)減小電源線(xiàn)的等效電感，從而減小毛刺的幅度。其次，可以在電源線(xiàn)靠近待測移動(dòng)電話(huà)的一端并聯(lián)一個(gè)大電容(鉭電容或電解電容)，電容值通常不小于3000mF，從而保證為功率放大器提供瞬時(shí)大電流。最后，在選擇移動(dòng)電話(huà)生產(chǎn)測試線(xiàn)上使用的穩壓電源時(shí)，應該充分考慮所選的型號是否能夠滿(mǎn)足測試時(shí)對供電電流的要求。

在量產(chǎn)測試中，如果較大比例的被測移動(dòng)電話(huà)不能通過(guò)開(kāi)關(guān)頻譜的測試，那么可以考慮檢測移動(dòng)電話(huà)電源波形或者直接換用真電池進(jìn)行測試。在使用真電池的情況下，如果待測移動(dòng)電話(huà)能夠通過(guò)測試，就需要檢查測試電源的設置，確保測試電源設置能夠滿(mǎn)足移動(dòng)電話(huà)功率放大器對大幅度脈沖電流的需要。