功率放大器電源線的靜噪對策及風華電感磁珠技術建議

背景

智能手機等移動電話無線終端的PA (功率放大器: Power Amplifier) ，為了抑制無用發射 (波段外及雜散發射) ，有時需要改善PA的電源完整性 (PI: Power Integrity) 。對于無線通信中的無用發射無用發射，國際電信聯盟 (ITU) 、3GPP (無線通信標準組織) 、各家通信公司都設置了允許值，進行嚴格限制。

因此，必須運用PA的電源線靜噪技術來改善射頻信號完整性。

無用發射的定義

W-CDMA ACLR

概要

本文介紹了利用片狀鐵氧體磁珠和片狀電感來改善射頻信號完整性 (改善波段外的無用發射) 的移動電話終端PA電源線的靜噪方法。

通過有線連接評估來改善射頻信號完整性的對策

有線連接的射頻信號完整性評估項目當中，有ACRL (鄰信道泄漏比) 和SEM (頻譜輻射屏蔽) 。這些都是評估射頻信號附近的雜散發射 (無用發射) 的試驗。
本文介紹了使用DC-DC轉換器向PA供電時射頻信號完整性的改善方法。

有線連接評估的評估系統

移動電話終端的PA電源線

ACLR評估畫面

射頻信號完整性下降 (波段外無用發射) 的機制 (示例)

用DC-DC轉換器供電的PA的電源完整性與噪聲問題 (2次失真)

由于通過PA電源線傳導的噪聲使PA電源抖動，因此該噪聲出現在PA輸出中，影響射頻信號。
通過電源線傳導的噪聲 (F1) ，因為PA的2次失真特性，在載波的兩側 (F2-F1和F2+F1) 出現雜散發射。

對策的要點

可以確定影響射頻信號完整性的電源噪聲頻率之后采取對策。

例如，在射頻信號完整性評估中，一般的ACLR評估頻率帶寬，以載波頻率 (F2) 為中心，W-CDMA為25MHz，LTE則為50MHz。如果只考慮單側，根據載波頻率 (F2) 評估，W-CDMA的帶寬將為12.5MHz，LTE的帶寬將為25MHz。因此，在ACLR測試中，對于W-CDMA來說，頻率在12.5MHz以下的噪聲 (F1) 對射頻信號完整性有影響; 對LTE來說，頻率在25MHz以下的噪聲對射頻信號完整性有影響。對低頻帶的噪聲來說，DC-DC轉換器的開關噪聲 (一般來說，PA用DC-DC轉換器的開關頻率為2～10MHz) 為主要原因。

DC-DC轉換器的開關噪聲對射頻信號完整性有影響。
要消除PA電源線的噪聲，必須抑制DC-DC轉換器開關噪聲的電平。

ACLR評估畫面

PA電源線的靜噪方法

要想抑制DC-DC轉換器開關噪聲的電平，下列對策很有效。

緊接著DC-DC轉換器的輸出LC (功率電感與輸出電容器) 之后，插入片狀電感LQW15CN系列或片狀鐵氧體磁珠BLM15PX121。 (請參照此處選定濾波器。)

注意事項: 沒有PA模塊的旁路電容器，或者到PA模塊的旁路電容器為止的電源線的電感值很高時，緊接著濾波器之后 (●的位置) 有時需要0.1uF以上的電容器。

選擇要使用的濾波器

靜噪結果

通過評估板，確認了上述靜噪結果。

經確認，緊接著DC-DC轉換器的輸出LC (功率電感與輸出電容器) 之后插入LQW15CN系列或BLM15PX121，使W-CDMA和LTE的ACLR得到了改善。

確認靜噪是否有副作用 (功率損耗)

調查了放入濾波器之后，該元件的損耗對DC-DC轉換器的電力轉換效率是否有不良影響。

LQW15CN系列和BLM15PX121屬于超低直流電阻，因此對電力轉換效率的影響可以忽略不計。