隨著移動電話市場的發(fā)展，移動電話已經(jīng)成為目前國內(nèi)電子制造業(yè)最大的熱點。移動電話是一個包含數(shù)字信號和模擬信號的復雜系統(tǒng)，在移動電話的設計調(diào)試和批量生產(chǎn)中，會碰到各種各樣技術問題。其中常見的問題之一是移動電話的開關頻譜不能滿足ETSI標準的要求。在實際工作中，發(fā)現(xiàn)移動電話使用的電源直接影響開關頻譜的好壞。本文將簡要介紹一下移動電話電源對開關頻譜的影響并給出具體的解決辦法。

基本概念
GSM移動電話僅在八個時隙中的一個時隙發(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， GSM移動電話需要打開功率放大器，發(fā)射結(jié)束后將功率放大器關閉，從而減少手機功耗，延長通話時間。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(guī)定了對功率放大器的功率時間譜和開關頻譜的要求。圖1是ETSI規(guī)范對功率時間譜的要求， 移動電話在每一個時隙的輸出功率必須落在規(guī)定范圍(Time Mask)內(nèi)。

表1是ETSI規(guī)范對開關頻譜的要求。在發(fā)射功率為31dBm的時候，距載波400kHz處開關頻譜不得超過 -21dBm，距載波600kHz處開關頻譜不得超過-23dBm，距載波1200kHz處開關頻譜不得超過-23dBm，距載波1800kHz處開關頻譜不得超過-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(xù)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大電流，那么功率放大器就會異常工作，從而導致移動電話的各項指標惡化，表現(xiàn)之一就是開關頻譜異常。

設計調(diào)試中的注意事項
圖3是移動電話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)一個電容，電容的大小約為3.3mF或者 4.7mF。具體設計可以根據(jù)實際需要適當增加電容值，但過大的電容不僅會增加成本，占用較大的印刷電路板面積。而且在增大到一定容值后，進一步增加電容值將不再會顯著改善電源性能。此外，這個電容和功放的第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間)。如果使用這兩個數(shù)值大的電容是根本無效的，只有使用高頻電解電容、無感薄膜電容、獨石電容等才行。除了在功率放大器電源腳放置電容外，在印刷電路板布線的時候，還應該注意盡量縮短電源線的長度，過長的電源線不僅增加了電壓損耗，而且會導致供電電壓的波動。此外，功率放大器的電源線的寬度不應該低于9mil，過于狹窄的電源線呈現(xiàn)出較大的阻抗，也會進一步惡化電源的性能。在印刷電路板布線時，如果不注意上述問題，會導致功率放大器電源供電不足，從而引發(fā)開關頻譜的惡化。在移動電話調(diào)試過程中，如果開關頻譜不能滿足ETSI要求，設計人員可以進一步觀察移動電話的功率時間譜。例如在最高功率等級的功率時間譜上，功率放大器穩(wěn)定輸出功率出現(xiàn)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足功率放大器要求。設計人員可以從上述三個方面考慮改進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)廠家不會采用真正的電池而是采用“假電池”。

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

其中，Vd是電源通路上的電壓降數(shù)值，R是電源通路的電阻值，I是電流，L是電源線的電感值，t是時間。

如果用示波器實際測試加在移動電話上的電壓，會發(fā)現(xiàn)大量的毛刺， 如圖4所示。在實際生產(chǎn)中，嚴重的毛刺會導致功率放大器失效或被擊穿，而更多的情況下，這種電源的波動會導致移動電話的開關頻譜惡化，從而使得被測試移動電話不能通過生產(chǎn)測試。

針對上述問題，可以從三個方面來改善測試生產(chǎn)線上移動電話的供電電源的性能。首先要盡量縮短穩(wěn)壓電源和待測移動電話之間的電源線長度，通過減小電源線長度來減小電源線的等效電感，從而減小毛刺的幅度。其次，可以在電源線靠近待測移動電話的一端并聯(lián)一個大電容(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大電流。最后，在選擇移動電話生產(chǎn)測試線上使用的穩(wěn)壓電源時，應該充分考慮所選的型號是否能夠滿足測試時對供電電流的要求。

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