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屏蔽在射频系统中的重要性

屏蔽在射频系统中的重要性

 

手机主板的RF性能都比较好,不管是TX还是RX都算比较好。

以下是其主要的传导性能指标:

GSM TX Max Output power+33.6dBm (at max PA ADC GAIN)                  

GSM TX  Output  power at PCL533.2dBm

DCS TX Max Output power+31.5dBm (at max PA ADC GAIN)

DCS TX  Output  power at PCL029.2dBm

开关频谱和调制谱均有8dB以上的余量;

通过频谱分析仪测试其传导EMC 杂散,GSMDCS二次三次及高次谐波的均小于-40dBm,也就是有10dB以上的余量。但在暗室测试试其辐射杂散时,发现GSM 二次(1.8GHz)和三次谐波(2.7GHz)最差可以达到-20dBm,也就是超标10dBDCS二次谐波(3.6GHz)最差也在-24dBm,三次谐波(5.5GHz)指标也临界在-30dBm左右。

按道理来说,如果传导杂散指标很好,EMC辐射杂散超标的话,那么主要原因应该在天线及其周边电路。这是第一个想法。首先通过网络分析仪检查天线的性能(天线是外发设计的),发现在2.5GHz左右有一个谐振点比9001800MHz频段谐振特性还好。通过网分进行匹配,将这个谐振点的特性减小了。将匹配后的天线送暗室测试,9001800MHz频段的带宽相反还有展宽,特性也变好了,TRP(总辐射功率)也改善了,TIS(总的全向接收灵敏度)也有小小改善。但是整机送暗室测试后,发现EMC杂散指标没有丝毫改善。

问题出在哪里呢?

由于天线是monopole天线,受外界影响很大,开始考虑干扰问题。由于天线周边环境较差,有喇叭和一个TVS管,下面还有一个独立的KEY板(虽然没有铺铜,但不排附近走线的影响),所以很难一下看出是什么东西干扰到了天线。

有一个用环天线寻找干扰源的方法。在“猪尾巴”上焊了大约6CM左右的一段锡线,将其圆成1 .5CM左右直径的一个圆环。将这个“猪尾巴环天线”与频谱分析仪的射频电缆连接,设置频谱仪的SPAN1.5GHz~4GHz,并将频谱仪设置为寻找并保持最大轨迹点,将手机与CMU200相连并呼叫,连接后设置手机的输出功率为最大(GSMPCL5)。将“猪尾巴环天线”放在手机主板上探寻。首先找RF部分,它离天线最近。结果,天线一接近RF测试口边上就有好几个干扰频点,就如上面提到的测试到的谐波点,再将天线放到PA附近的屏蔽盖上,干扰更强了;仔细查看,发现原来先前为了整改方便就PA附近的屏蔽框去掉了,只留下了屏蔽盖,虽然表面上看,屏蔽盖完全覆盖在了RF部分上,其实在屏蔽盖和PCB板之间有一段10mm以上的细缝,虽然细缝很小,但由于腔体效应发射出来的GSMDCS信号很容易倍频到高次谐波上形成强干扰。

至此,终于找到了干扰源,解决了EMC杂散的问题,突出了屏蔽在射频系统中的重要地位,也意外的发现天线在3/4波长时的谐振点有可能比1/4波长时的谐振点有更好的谐振特性,以后做天线设计时需要考虑到更长波长的频段。


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