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无线通信噪声搅扰及验证要害注意事项

本文所探讨的内容虽然仅是噪声验证的其中一个例子,但我们已可以见微知着的了解到,无线通讯讯号技术的博大精深,以及干扰掌控的技术深度。所有相关厂商业者在开发时,均需透过更深入的研究、更多的技术资源与精力投

本文所讨论的内容尽管仅是噪声验证的其间一个比如,但咱们已能够尝鼎一脔的了解到,无线通讯信号技能的博学多才,以及搅扰掌控的技能深度。一切相关厂商业者在开发时,均需透过更深化的研讨、更多的技能资源与精力投入,以对症下药的找出相应的量测办法及与处理方案,战胜通讯产品在规划上会发生的信号劣化与搅扰情况。

  跟着曩昔十数年无线通讯技能的快速开展与规范的不断进化,各种不同的无线技能不论是GSM、GPS、WLAN(如Wi-Fi)、Bluetooth等都开端逐步呈现、并普及于日常日子中。无线通讯技能自身即已博学多才,而在导入至各式电子设备与运用领域时,更有必要考虑到电磁搅扰(Electromagnetic Interference,即一般通称的EMI)与电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)的问题,以防止相关功用遭到搅扰而发生信号劣化、影响其正常运作。但是,尽管世界各地已纷繁立法树立相关的电磁规范,重视于对电磁辐射与RF(Radio Frequency)射频的约束,但在面临不同通讯模块互相间或许发生互相搅扰的这个情况下,却难以有一套固定的规范,去防备或处理相关难题,这也因而成为各产品开发商最需加以战胜的要点。

  除此之外,加上近来可携式设备的热潮以及通讯功用的多元化,使得这些相关通讯模块与天线,皆有必要规划成愈加轻浮矮小的体积,来契合举动运用的需求,这样的情况更使得产品要做到最佳化规划更为难上加难。要在极端狭小与精简的空间中,建置更多不同的无线模块与天线,这些组件互相间势必将更简略发生噪声搅扰、而影响到其传输体现,由于常常观察到像是传输间隔变短、传输速率下降等等不利于产品通讯功能的情况。百佳泰(Allion Labs, Inc)在此文中,将介绍在无线通讯情况下,应怎么正确量测无线通讯信号及进行电磁兼容剖析,希冀能与相关开发厂商互相商讨沟通、供给技能上的参阅。

  杂乱的通讯环境:载台噪声(Platform Noise)形成的接纳感度恶化(De Sense)

  首要,先来试想一般顾客在运用现在新式手持设备(不论是智能型手机或是平板电脑)时的或许情境:顾客到了用餐时刻,想寻觅附近的餐厅,便能够拿出手机,透过点击翻开预先下载好的一款运用程序,然后透过声控办法,说出想挑选的照料品种,接着,运用程序便会将接纳到的的声讯传送至网络上该运用程序业者的服务器进行解译、用户地点方位定位及搜索,并将契合条件的选项甚至地图显现于屏幕上,用户便能按图索骥的找到适宜的抱负餐厅。

  事实上,在这短短几秒看似简略的操作过程中,背面便包含了许多零组件的运作,包含像是触控屏幕的感应、产品(硬件)与用户操作接口(软件)的结合运用、麦克风透过消除布景杂音收讯以传递洁净的用户声讯、3G模块的发动、与附近基站的联机才干、GPS定位体系的效果、服务器搜索成果的回传等等。尽管对用户来说,感遭到的是「好不好用」的运用观感;但对开发者而言,却有必要从背面的机械结构、组件挑选、软硬件整合到通讯模块逐个详加验证,才干发明杰出的运用经历、完好完成产品的运用意图。

  因而,了解产品在整个通讯环境中一切或许发生电磁信号的组件,可说是在进行建置规划时的一大重要条件。透过图一,咱们能够清楚看到,在现在一般新式设备中首要有四大品种的组件会发生电磁信号,这些组件自行宣布的信号若是因规划不良而形成互相搅扰,便可称作载台噪声(Platform Noise)。这四类组件包含有体系渠道(如中央处理器、内存、电源供应器)、对内对外的连接器耦合途径(如各种传输接口像是USB、HDMI)、外购渠道模块(如触控屏幕、相机镜头模块、固态硬盘及其它向厂商外购后进行拼装的组件)及无线芯片组/无线模块(如Wi-Fi 802.11 a/b/g/n、Bluetooth、GPS)等,这四大类组件均需透过详尽的量测、核算,才干准确找出最佳的电路规划与妥善进行全体产品建置,防止互相间的搅扰,将一切或许的问题危险降至最低。

  EMC常见组件

  图一 EMC常见组件

  所谓载台噪声的搅扰(Platform Noise Interference)是指什么呢?举例而言,面板是现在一切操控设备的最大组件,而设备内天线所发射的任何信号都会打到面板,而面板所宣布的噪声也都会进到天线中;相同的,天线宣布的电波也会影响到各个接口;而不同模块各自所宣布的信号,也会成为互相的噪声,这就是所谓的载台噪声搅扰。而当这些的模块、组件都在一起运作,而且搅扰无法被操控在必定极限之下时,便会发生「接纳感度恶化」(Degradation of Sensitivity,De Sense)的现象,影响设备无线效能的正常运作。

  譬如在同一个频段中,当A手机能够接纳1000个频道的信号,而B手机仅能接纳到500个频道,在实践感触上,用户便会以为B手机的收讯才干欠安。由于天线、滤波器、前置电路并不会在任一特定频道中体现特别差,概括来说,这便或许是由于B手机在规划时有未尽之处,而遭到载台噪声的搅扰,形成所谓的接纳感度恶化。

  量测出载台噪声搅扰的办法并不困难,能够挑选一个洁净无外界搅扰的环境(如电磁波阻隔箱),透过独自量测单一无线模块接电路板效果的信号吞吐量(Throughput)成果(如图二的黄色线段),以及量测该模块建置于产品体系渠道之中效果的信号吞吐量成果(如图二的蓝色线段),两者间进行比较,便会发现到效果于产品渠道中时显着有信号劣化景象。而两者间途径丢失(Path Loss)的差异,便可视为载台噪声的搅扰所形成的。

  途径丢失比较示意图

  图二 途径丢失比较示意图

  在此有必要着重一个观念,那就是载台噪声的存在是不行防止的,咱们不或许将噪声降到零值,由于模块有必要透过体系供电,而模块所放置的方位也会影响到附近其它模块与接口,其间势必会有噪声的发生。不过载台噪声的存在尽管不行防止,却能够设法让其搅扰降到最低、而不致影响通讯体现的程度,这也就是为什么咱们要去量测噪声、找出搅扰源的原因。

  但是,要量测出载台噪声搅扰并非难事,但若要验证载台噪声的来历有哪些、以及单个来历形成的搅扰程度,则需求非常杂乱与详尽的量测办法,而这肯定是开发者的一大应战。光是操控变因并对或许形成搅扰的组件进行穿插量测,互相间便能够发生上千种组合,像是不同的通讯频道间、Bluetooth与Wi-Fi、Wi-Fi与3G、3G与GPS等等,都或许由于信号共存(Co-existence)、串音(Crosstalk)等情况形成信号损耗。怎么透过正确的量测次序与方法、并将其间耗时的穿插量测加以自动化,以有用判别首要噪声源,就是其间的学识地点。

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