使用頻譜儀和近場探頭測試解決無線智能終端產品的輻射雜散困擾

儀商城

隨著5G時代的推進，智能終端產品作為寬帶射頻應用最大的消費市場面臨著一系列開發與驗證的問題。其中，越來越小的設計空間與電磁輻射雜散性能之間的矛盾，將是商業研究人員開發和驗證中面臨的巨大挑戰。若要以更高的精度、更強的自信探索開創性的概念，來推動現有技術發展、以創新創造革命、將 5G 愿景轉變為現實的過程中，我們不得不在工作中選擇更為適合我們的調試、測試解決方案。

克服這些難題需要對智能終端設備進行有效的測試和測量，這樣能確保準確地生成和分析信號，從而正確地測試和測量通信鏈路（如發射機和接收機）。采用的信號生成和分析解決方案應當提供快速的測量時間和切換速度，并且具有可擴展性，讓測試工具可以適應用戶不斷變化的測試需要。另外解決方案還應具有靈活性，以確保它們支持當前和未來的制式。有了這些解決方案后，我們才能放心的在研發、調試、驗證中尋找出合適的、較優的、低成本的方案從而縮短開發周期，進而搶先獲得消費市場認可。

本案例向我們揭示了一種通過使用頻譜儀和近場探頭測試解決方案來完成無線智能通訊設備的輻射雜散調試的方法。一個快速精準及高性價比的設備往往能夠高效的完成研發驗證。以下來詳細分析：

某無線智能終端案例要點：

-GSM850 RSE測試三次諧波輻射超標

-2.2GHz頻率裕量較小

圖1 調試前輻射雜散測試結果

圖2 調試前傳導輻射測試結果

調試設備：

Keysight CXA N9000A+ N9311X 套件

步驟：

首先，針對三次諧波分析雜散輻射來源是否通過傳導傳播，通過測試驗證此頻率下傳導雜訊的裕量在9dB以上。接下來的思路轉移到了輻射的雜訊上。

針對輻射問題，我們要尋找出干擾的噪聲，使用頻譜分析儀在頻域分析會更快速精準的找出方案。這里我們使用性價比較高的CXA N9000A頻譜分析儀，搭配使用N9311X 套件中的磁場環形探針來掃描手機的近場雜訊。通過使用較低靈敏度的環形探頭可以發現在天線區域存在較大的諧波，如圖3所示 2.55GHz峰值達到了 -43.29dBm。

從測試結果來看，諧波超標很嚴重，這一點與天線區域的雜訊信號很相似，考慮到傳導嫌疑已經排除，因此分析的重點集中到了天線區域的非線性器件。從如圖4所示原理圖可以看出，天線的調諧開關是正常工作的，由于天線開關本身是非線性器件，因此首先確認天線開關的影響。將天線開關旁路（天線仍然正常）如圖5所示，發現此時2.55GHz的雜訊可以降低到-55.7dBm左右，因此可以確定天線區域的雜訊就是調諧開關造成的。

在這里由于僅GSM850的三次諧波出現問題，且能較快確定最強輻射范圍，因此無需再進一步使用高靈敏度的磁場環形探頭進一步精確定位。

圖3 調試前2.55GHz近場輻射結果

圖4 調諧開關旁路

圖5調試后2.55GHz近場輻射結果

接下來針對2.2GHz頻點處輻射雜散的裕量不足，可先用N9311X 套件中的低靈敏度磁場環形探針以及來掃描及點測手機的近場雜訊，如圖6所示發現該頻率以及750MHz的信號最強近場輻射區域集中在PCB的下半部分其中一個電源網絡，此電源網絡會經過較多高頻成分的芯片以及雜訊較多的LED以及按鍵區域。經過查閱電源和芯片文檔得知其開關頻率的大約為1.9M，該頻率成分的電源噪聲會在調制過程中頻移到信號頻率兩側。然而由于使用較低靈敏度的探頭智能確定處板上下半部分都是可能的輻射雜散信號源，卻無法定位精確的位置。此時我們需要進一步使用套件中精度更高的磁場環形探頭或者垂直向磁場探頭來確定最強區域。最終發現在750MHz+/-17MHz在紅色框標示區域最強。測試結果請參考圖7所示，此處750MHz附近的近場輻射為-83.21dBm，2.25GHz處最大近場輻射為-44.18dBm。

圖6 調試前750MHz及2.25GHz近場輻射最強區域

圖7  調試前750MHz及2.25GHz近場輻射測試結果

由于2.25GH大約是750MHz的三次諧波，因此我們首先針對750MHz做濾波設計。為了克服這種干擾應該對基帶信號加以濾波，阻止高頻成分傳播和搬移。如圖8所示是一種推薦電路，其中電容C1、C2和L2可作為備選，將此電路加在圖6黃色框圖標示的電源入射端口附近做濾波。

圖8 建議增加濾波電路

采用此濾波方案后的再進行近場掃描Max Hold的結果可參考圖9所示近場輻射結果，此處750MHz附近的近場輻射已經下降到了-92.42dBm，2.25GHz處最大近場輻射下降到了-53.08dBm：

圖9  調試后750MHz及2.25GHz近場輻射測試結果

最后我們再進入暗室完成一次全頻帶范圍內的輻射雜散掃描和傳導掃描，最終結果請參考圖10和圖11所示。可以看出輻射雜散結果有明顯改善，同時傳導輻射也有所改善。

圖10  調試后輻射雜散測試結果

圖11  調試后傳導輻射測試結果

若需獲得更多資訊，歡迎前往儀商城進行了解