你的位置:首頁(yè) > EMC安規(guī) > 正文
電磁干擾影響天線接收靈敏度案例分析
發(fā)布時(shí)間:2019-05-05 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,射頻模塊有傳導(dǎo)TRP和傳導(dǎo)TIS兩項(xiàng)重要指標(biāo),而模塊裝上天線后,整機(jī)在OTA暗室中需測(cè)試TRP與TIS,在此我們將其定義為輻射TRP和輻射TIS。輻射TRP一般不會(huì)出問(wèn)題,而輻射TIS容易受產(chǎn)品內(nèi)部電磁噪聲的干擾。當(dāng)輻射TIS不達(dá)標(biāo)時(shí),首先要考慮傳導(dǎo)TIS是否達(dá)標(biāo),傳導(dǎo)TIS和射頻電路中的器件(如雙工器的隔離度)、各節(jié)電路的匹配等因素有關(guān)。射頻電路部分工作流程如下:
名詞定義( TRP : 發(fā)射功率,TIS : 接收靈敏度)
在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,射頻模塊有傳導(dǎo)TRP和傳導(dǎo)TIS兩項(xiàng)重要指標(biāo),而模塊裝上天線后,整機(jī)在OTA暗室中需測(cè)試TRP與TIS,在此我們將其定義為輻射TRP和輻射TIS。輻射TRP一般不會(huì)出問(wèn)題,而輻射TIS容易受產(chǎn)品內(nèi)部電磁噪聲的干擾。當(dāng)輻射TIS不達(dá)標(biāo)時(shí),首先要考慮傳導(dǎo)TIS是否達(dá)標(biāo),傳導(dǎo)TIS和射頻電路中的器件(如雙工器的隔離度)、各節(jié)電路的匹配等因素有關(guān)。射頻電路部分工作流程如下:
接收:天線 →匹配電路 →雙工器 →聲表濾波器(SAW) →低噪聲放大器(LNA) →混頻器
發(fā)射:天線← 匹配電路← 雙工器← 功率放大器(PA)← 混頻器
當(dāng)傳導(dǎo)TIS達(dá)標(biāo)后,我們?cè)偬幚懋a(chǎn)品內(nèi)部的電磁干擾。電磁干擾是無(wú)處不在的,產(chǎn)品內(nèi)部工作頻率及其諧波頻率高達(dá)1G以上,當(dāng)干擾頻率落在天線接收頻率范圍時(shí),就會(huì)影響TIS。下面通過(guò)一些案例說(shuō)明電磁干擾對(duì)輻射TIS的影響。
案例一:智能POS機(jī)中DDR時(shí)鐘、屏的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)、地噪聲影響4G天線TIS。
呈現(xiàn)問(wèn)題:
智能POS機(jī)中,4G天線FDD ban5/8 在OTA暗室中測(cè)試TIS值為-78dB,輻射TIS不合格(合格值為-91dBm),而輻射TRP與模塊傳導(dǎo)TRP與TIS都達(dá)標(biāo)。
分析問(wèn)題:
傳導(dǎo)TRP與TIS都達(dá)標(biāo),說(shuō)明模塊本身無(wú)問(wèn)題;輻射 TRP達(dá)標(biāo),說(shuō)明天線也沒問(wèn)題,而輻射TIS僅為-78dBm, 可以判定是產(chǎn)品內(nèi)部電磁干擾影響了接收靈敏度。運(yùn)用頻譜儀偵測(cè)干擾源,發(fā)現(xiàn)CPU與DDR的時(shí)鐘頻率和屏的差分時(shí)鐘、數(shù)據(jù)干擾很大(如下圖)。
解決問(wèn)題:
1. 通過(guò)軟件適當(dāng)降低DDR時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)能力,TIS值從-78dBm提升到了-80dBm, 用錫將CPU與DDR上方的屏蔽蓋周圍與PCB地良好焊接,TIS值從-80dBm提升到了-83dBm(用錫將屏蔽蓋焊死不符合量產(chǎn),后面改板將屏蓋夾子去掉,將夾子改為金屬框,金屬框與PCB地良好焊接,然后屏蔽蓋卡進(jìn)金屬框,測(cè)試TIS能達(dá)- 82dBm。)
小結(jié):屏蔽蓋的作用一是屏蔽空間輻射,作用二是承當(dāng)?shù)鼗芈?減弱共模噪聲。
2. 焊好屏蔽蓋后,用導(dǎo)電布將屏排線屏蔽并兩端接地,測(cè)試TIS值能達(dá)-86dBm 。(改板后在屏的差分時(shí)鐘和數(shù)據(jù)對(duì)各串一顆90Ω的共模電感,同時(shí)將原來(lái)的屏FFC排線改為FPC排線,測(cè)試TIS能達(dá)-88dbm。
小結(jié):下圖是90Ω共模電感的頻率特性曲線圖,90Ω指的是頻率在100MHz時(shí)的共模阻抗,共模阻抗隨著頻率的變化而變化,在800MHz-960MHz時(shí)的共模阻抗高達(dá)600Ω,所以共模電感對(duì)800MHz-960MHz的共模噪聲有很好的抑制效果;FPC排線具備屏蔽效果,同時(shí)能給信號(hào)提供地回路。
3. 將屏后鐵板與PCB地相接的導(dǎo)電棉去掉,只保留天線接地位的導(dǎo)電棉,測(cè)試TIS能達(dá)-91dBm,最終輻射 TIS 達(dá)標(biāo)。
小結(jié):地噪聲傳播的形式是電流,電流往阻抗低的方向流動(dòng),PCB上的地噪聲會(huì)通過(guò)導(dǎo)電棉流向后蓋金屬,然后通過(guò)后蓋流向天線的接地位。
案例二:智能音箱中頻偏影響WIFI天線的TIS。
呈現(xiàn)問(wèn)題:
智能音箱中2.4G WIFI天線 測(cè)試傳導(dǎo)、輻射的TRP和TIS都不達(dá)標(biāo),天線的駐波比、回波損耗等參數(shù)正常。
分析問(wèn)題:
傳導(dǎo)TRP和TIS都不合格,說(shuō)明模塊本身存在問(wèn)題;通過(guò)調(diào)節(jié)各電路的匹配,TRP和TIS沒有明顯提升,通過(guò)頻譜儀查看發(fā)射頻率,發(fā)現(xiàn)其頻率偏移,頻偏問(wèn)題首先考慮晶振,因?yàn)榫д窕鶞?zhǔn)頻率誤差大,就會(huì)造成本地振蕩信號(hào)頻偏,本地振蕩信號(hào)是合成發(fā)射和接收頻率的一部分。
解決問(wèn)題:
如下圖,通過(guò)調(diào)節(jié)晶振兩邊的匹配電容CG和CD,最后取值10pF, 使發(fā)射和接收頻率都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),最終測(cè)試TRP和TIS合格。
小結(jié):負(fù)載電容是晶振產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的一個(gè)參數(shù),負(fù)載電容包含了CG、CD和走線寄生電容以及芯片端等效電容 ,走線寄生電容和芯片端等效電容不好把控,所以需要外圍 CG、CD去調(diào)節(jié)。
案例三:行程記錄儀中 DC-DC 和攝像頭的噪聲影響GPS天線的接收靈敏度
呈現(xiàn)問(wèn)題:
行程記錄儀中GPS天線測(cè)試輻射TIS不達(dá)標(biāo),而TRP與傳導(dǎo)TIS都滿足要求。天線的駐波比、回波損耗等參數(shù)正常,這樣基本可以判定是產(chǎn)品內(nèi)部電磁干擾影響了接收靈敏度。
分析問(wèn)題:
運(yùn)用頻譜儀偵測(cè)干擾源,發(fā)現(xiàn)背光的DC-DC輸出的紋波噪聲和攝像頭時(shí)鐘的諧波干擾很大,實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,調(diào)節(jié)頻的亮度和關(guān)閉攝像頭,搜星數(shù)和星值都有提升,確定了背光和攝像頭的噪聲干擾了GPS天線的TIS。
解決問(wèn)題:
1.如下圖,分別在MCLK和PCLK線上串120Ω磁珠,MCLK的磁珠靠近芯片端,PCLK線上的磁珠串在攝像頭端,搜星數(shù)和星值有一定的提升。
小結(jié):磁珠放置的位置是靠近源端,這樣就減弱了中間部分走線的輻射和耦合干擾。MCLK由芯片給出,而PCLK由攝像頭發(fā)出。
2. 如下圖,DC-DC輸出端增加一顆10pF的電容,然后在電容后串120Ω的磁珠濾除紋波,最后GPS搜星數(shù)和星值達(dá)標(biāo)。
小結(jié):通過(guò)計(jì)算,10pF左右的電容濾除1.575GHz的頻率效過(guò)最佳,而磁珠的大小和放置的位置會(huì)影響DC-DC的轉(zhuǎn)換效率,磁珠一般放置在電容之后。
總結(jié):產(chǎn)品內(nèi)部常見的電磁干擾有DDR、屏、攝像頭等時(shí)鐘的諧波噪聲和DC-DC紋波噪聲、地噪聲等。PCB設(shè)計(jì)初期需考慮EMC設(shè)計(jì),布好局、布好線,高頻信號(hào)線設(shè)計(jì)串共模電感或磁珠的位置,電壓線設(shè)計(jì)串磁珠和并電容位置等等,避免再次改板,縮短研發(fā)周期。
推薦閱讀:
特別推薦
- 復(fù)雜的RF PCB焊接該如何確保恰到好處?
- 電源效率測(cè)試
- 科技的洪荒之力:可穿戴設(shè)備中的MEMS傳感器 助運(yùn)動(dòng)員爭(zhēng)金奪銀
- 輕松滿足檢測(cè)距離,勞易測(cè)新型電感式傳感器IS 200系列
- Aigtek推出ATA-400系列高壓功率放大器
- TDK推出使用壽命更長(zhǎng)和熱點(diǎn)溫度更高的全新氮?dú)馓畛淙嘟涣鳛V波電容器
- 博瑞集信推出低噪聲、高增益平坦度、低功耗 | 低噪聲放大器系列
技術(shù)文章更多>>
- 如何選擇和應(yīng)用機(jī)電繼電器實(shí)現(xiàn)多功能且可靠的信號(hào)切換
- 基于APM32F411的移動(dòng)電源控制板應(yīng)用方案
- 數(shù)字儀表與模擬儀表:它們有何區(qū)別?
- 聚焦制造業(yè)企業(yè)貨量旺季“急難愁盼”,跨越速運(yùn)打出紓困“連招”
- 選擇LDO時(shí)的主要考慮因素和挑戰(zhàn)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
光收發(fā)器
光通訊器件
光纖連接器
軌道交通
國(guó)防航空
過(guò)流保護(hù)器
過(guò)熱保護(hù)
過(guò)壓保護(hù)
焊接設(shè)備
焊錫焊膏
恒溫振蕩器
恒壓變壓器
恒壓穩(wěn)壓器
紅外收發(fā)器
紅外線加熱
厚膜電阻
互連技術(shù)
滑動(dòng)分壓器
滑動(dòng)開關(guān)
輝曄
混合保護(hù)器
混合動(dòng)力汽車
混頻器
霍爾傳感器
機(jī)電元件
基創(chuàng)卓越
激光二極管
激光器
計(jì)步器
繼電器