电感器指南

PA的电源线的噪声对策技术

- 背景 -

以智能手机为首的移动无线终端的Power Amplifier  (PA)中,为了抑制不必要的辐射(频带外的&杂散发射),寻求改善PA的电源质量(PI: 电源完整性)的例子很多。在无线通信中,以国际标准(ITU)为首,3GPP(无线通信标准机构),以及各运营商都对不必要的辐射的范围值设定了严格的标准。
因此,我们有必要通过PA的电源线的噪声对策来改善RF信号质量。

 
不必要的辐射的定义

- 概要 -

本稿中,以改善RF的信号质量(频带外的不必要辐射)为目的,介绍使用了片状铁氧体磁珠和片状电感器的移动终端的PA电源线的噪声对策方法。

通过有线连接评估来改善信号质量的对策
通过有线连接的RF信号质量的评估项目中,有ACLR*1(临道泄露功率比)和SEM*2(频谱发射模块)。这些是评估测试RF信号近旁的寄生(不必要的辐射)的。
本稿中,介绍的是PA的电源供给中使用了DC/DC转换器时,RF信号质量的改善方法。

移动终端的PA的电源线
ACLR评估画面

*1 邻道泄漏功率比(ACLR):相邻的信号通道中信号泄露的程度。
*2 频谱发射模板(SEM):频带外泄露的杂散的许可值。
(※正确的定义请参考专业书籍。)

- RF信号质量劣化(频带外的不必要辐射)的机制 (例) -

PA的电源线传输的噪声触动了PA的功率,该噪声出现在了PA输出电力中,从而对RF信号产生了影响。

电源线传输的噪声(F1)由于PA的2次失真特性而在载体的两侧(F2-F1和F2+F1)以杂散的形式出现。

通过DC/DC转换器供电的PA的电源质量和噪声问题(2次失真)

- 对策的重点 -

确定对RF信号质量产生影响的电源噪声的频率就能找到对策。

例如,在RF信号质量评估中,一般的ACLR的评估频率频带宽是以载波频率(F2)为中心,W-CDMA为25MHz、LTE则为50MHz。如果只考虑一侧的话,与载波频率(F2)相比,评估的幅度则变成了W-CDMA为12.5MHz、LTE为25MHz。因此,在ACLR中,W-CDMA为12.5MHz、LTE为25MHz以下的频率噪声(F1)会对RF信号质量产生影响。低频带噪声是DC-DC转换器的开关发出噪声(一般的PA用的DC/DC转换器的开关频率为2~10MHz)的主要原因。
因此,PA的电源线的对策中,必须要抑制DC/DC转换器的开关噪声的水平。

ACLR评估画面
 

为了抑制DC/DC转换器的开关噪声的水平,下图所示的对策是有效的。DC/DC转换器的输出电力LC(功率电感器和输出电容器)的后面直接插入片状电感器LQW15CN系列或者片状铁氧体磁珠BLM15PX121SN1

 

- 对策结果 -

前述的对策结果通过评估电路板来确认的。

 

通过放入滤波器来调查该原件的损耗是否对DC/DC转换器的电力转换功率产生不好的影响。因为LQW15CN系列和BLM15PX121SN1的超低直流阻抗特性,对电力转换效率起到的影响应该处于没有问题的水平。

 

- 实际设备中的对策事例 -

以下,是实际设备中的对策事例。

在智能手机中,DC/DC转换器的输出电力LC(功率电感器和输出电容器)的后面直接插入LQW15CN18NJ00,来确认改善RF信号近旁频带的中杂散。

 

- 结语 -

移动无线终端的PA的电源线中,通过有线连接评估来考虑针对改善信号质量的对策方法。

结论:通过有线连接评估来达到改善信号质量的对策方法
DC/DC转换器的输出LC(功率电感器和输出电容器)的后面直接插入LQW15CN系列和BLM15PX121SN1,能够抑制DC/DC转换器的低频噪声(开关噪声),其结果是能够改善RF信号质量。

 

 

担当:株式会社村田制作所 EMI事业部商品开发部

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