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正确测量无线通讯讯号及EMC分析

上网日期: 2012年07月02日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:无线通讯? 电磁干扰? 电磁兼容?

所谓载台噪声的干扰(Platform Noise Interference)是指什么呢?举例而言,面板是目前所有操控装置的最大组件,而装置内天线所发射的任何讯号都会打到面板,而面板所发出的噪声也都会进到天线中;同样的,天线发出的电波也会影响到各个接口;而不同模块各自所发出的讯号,也会成为彼此的噪声,这就是所谓的载台噪声干扰。而当这些的模块、组件都在同时运作,并且干扰无法被控制在一定限度之下时,便会产生“接收感度恶化”(Degradation of Sensitivity,De Sense)的现象,影响装置无线效能的正常运作。

譬如在同一个频段中,当A手机能够接收1000个频道的讯号,而B手机仅能接收到500个频道,在实际感受上,用户便会认为B手机的收讯能力不佳。由于天线、滤波器、前置电路并不会在任一特定频道中表现特别差,归纳来说,这便可能是因为B手机在设计时有未尽之处,而受到载台噪声的干扰,造成所谓的接收感度恶化。

量测出载台噪声干扰的方法并不困难,可以选择一个干净无外界干扰的环境(如电磁波隔离箱),透过单独量测单一无线模块接电路板作用的讯号吞吐量(Throughput)结果(如图二的黄色线段),以及量测该模块建置于产品系统平台之中作用的讯号吞吐量结果(如图二的蓝色线段),两者间进行比较,便会发现到作用于产品平台中时明显有讯号劣化情形。而两者间路径损失(Path Loss)的差异,便可视为载台噪声的干扰所致。

在此必须强调一个观念,那就是载台噪声的存在是不可避免的,我们不可能将噪声降到零值,因为模块必须透过系统供电,而模块所放置的位置也会影响到邻近其它模块与接口,其中势必会有噪声的产生。不过载台噪声的存在虽然不可避免,却可以设法让其干扰降到最低、而不致影响通讯表现的程度,这也就是为什么我们要去量测噪声、找出干扰源的原因。


然而,要量测出载台噪声干扰并非难事,但若要验证载台噪声的来源有哪些、以及个别来源造成的干扰程度,则需要非常复杂与细致的量测方法,而这绝对是开发者的一大挑战。光是控制变因并对可能造成干扰的组件进行交叉量测,彼此间便可以产生上千种组合,像是不同的通讯频道间、Bluetooth与Wi-Fi、Wi-Fi与3G、3G与GPS等等,都可能因为讯号共存(Co-existence)、串音(Crosstalk)等状况造成讯号损耗。如何透过正确的量测顺序与手法、并将其间耗时的交叉量测加以自动化,以有效判断主要噪声源,便是其中的学问所在。

降低噪声的首要重点:制定合理的噪声预算(Noise Budget)以进行调变

在了解到载台噪声的干扰会造成接收感度恶化的情形,并且已知如何量测后,下一个重点就在设定出装置噪声的许可值,也就是制订出合理的噪声预算(Noise Budget),才能为装置做出最适宜的调整。也就是说,在得知该无线通讯技术可以如何解调(例如已知该3G模块的恶化情形是可以透过GPS模块解调的),了解到噪声大小与Eb/No(系统平均讯噪比)后,设定出合宜的噪声容许值,才能进行噪声干扰的修正(而非消除)。

然而,这样的修正并非单一组件的校正,而是需要一连串环环相扣的验证与修改。举例来说,当装置的屏幕对天线接收造成干扰时,要进行调变的不只是面板本身,还包括了背后的显示卡、输入输出功率、线路的设计、LVDS接口等,甚至是天线的表面电流分布方式,都需要进行调变。从图三简略的图示便可看出,影响无线装置讯号接收能力的可变因素有许多,而彼此间均有牵一发而动全身的依存关系。因此,依据实际的载台噪声状况,订定出合理的噪声预算,再据此进行调变以降低噪声,才是能有效提升产品质量的关键。



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