【干貨】5GHz頻段的噪聲問(wèn)題及降噪對(duì)策
發(fā)布時(shí)間:2020-05-19 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】近年來(lái),以智能手機(jī)為代表的數(shù)碼設(shè)備開始配備無(wú)線局域網(wǎng)。部分地區(qū)引進(jìn)了將5GHz頻段用于LTE通信的技術(shù)(LAA/LTE-U),數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)高速化,預(yù)計(jì)5GHz頻段的無(wú)線通信將越來(lái)越普及。
前言
近年來(lái),以智能手機(jī)為代表的數(shù)碼設(shè)備開始配備無(wú)線局域網(wǎng)。部分地區(qū)引進(jìn)了將5GHz頻段用于LTE通信的技術(shù)(LAA/LTE-U),數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)高速化,預(yù)計(jì)5GHz頻段的無(wú)線通信將越來(lái)越普及。
無(wú)線局域網(wǎng)中2.4GHz頻段仍是主流,該頻段經(jīng)常發(fā)生通信故障,從而影響其可用性,想必很多人對(duì)此都有同感。
那么,使用5GHz頻段的無(wú)線局域網(wǎng),是不發(fā)生通信故障,還是不易引起故障?
下面介紹使用5GHz頻段進(jìn)行通信時(shí)出現(xiàn)的噪聲問(wèn)題及其解決案例。
引人注目的5GHz頻段無(wú)線通信
下面介紹2個(gè)案例,分別為通過(guò)有線接口在室內(nèi)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信時(shí)出現(xiàn)的噪聲問(wèn)題,以及在多種無(wú)線通信環(huán)境下出現(xiàn)的問(wèn)題。
室內(nèi)各種電子設(shè)備所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率增高,在高頻段容易產(chǎn)生噪聲。有時(shí)會(huì)同時(shí)使用無(wú)線局域網(wǎng)的5GHz頻段和LTE的5GHz頻段,對(duì)此將在后文說(shuō)明。
此時(shí),可能存在以下問(wèn)題:
1.設(shè)備之間處于連接狀態(tài)時(shí),不易連接無(wú)線局域網(wǎng)
2. 使用多種通信方式時(shí),下載速度慢
下面介紹具體的噪聲案例。
進(jìn)行多種無(wú)線通信時(shí)產(chǎn)生噪聲的問(wèn)題
LAA、LTE-U的介紹
首先介紹進(jìn)行多種無(wú)線通信的情況。
正如開頭所述,作為5GHz頻段的無(wú)線通信,Wi-Fi已廣為人知,智能手機(jī)中使用的LTE方式也確定使用5GHz頻段。
海外的部分區(qū)域和終端上已開始采用,數(shù)據(jù)通信速度將進(jìn)一步提高。
使用5GHz頻段的LTE被稱為L(zhǎng)AA或LTE-U技術(shù),通過(guò)與已有LTE進(jìn)行載波聚合,可實(shí)現(xiàn)大容量通信。此時(shí),設(shè)想會(huì)同時(shí)使用Wi-Fi,因此LTE、LAA及Wi-Fi等3種方式的電路處于工作狀態(tài)。
此時(shí),是否可以正常進(jìn)行無(wú)線通信?
LAA通信案例
參數(shù)
進(jìn)行多種通信時(shí)的接收靈敏度
這些圖表示在Wi-Fi通信狀態(tài)下進(jìn)行LAA通信時(shí)的LAA接收靈敏度測(cè)量結(jié)果。
發(fā)現(xiàn)在開啟Wi-Fi通信后,接收靈敏度有所下降。
進(jìn)行多種通信時(shí)的接收靈敏度
接收靈敏度較差時(shí),如果基站或接入點(diǎn)發(fā)出的電波強(qiáng)度較小,不僅無(wú)法正常通信,還將導(dǎo)致數(shù)據(jù)速率變慢,從而可能使用戶體驗(yàn)不佳。
這是因?yàn)閃i-Fi和LAA使用同一頻率進(jìn)行通信而發(fā)生的現(xiàn)象,5GHz頻段的電波之間發(fā)生干擾或無(wú)線電路工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲也將產(chǎn)生影響。
以往,同一頻率的無(wú)線電路不會(huì)同時(shí)運(yùn)行,因此不存在上述問(wèn)題,但今后需要采取相應(yīng)對(duì)策。
信號(hào)接收靈敏度下降的原因
通過(guò)系統(tǒng)仿真進(jìn)行分析,以查明接收靈敏度下降的原因。系統(tǒng)仿真中各個(gè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)更理想,可以獲得無(wú)噪聲環(huán)境下的通信特性。
LAA通信案例
分析表明,與真實(shí)終端中接收靈敏度下降的情況不同,系統(tǒng)仿真未見變化,僅憑LAA與Wi-Fi同時(shí)通信的條件,不會(huì)導(dǎo)致接收靈敏度下降。
因此,懷疑各電路運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲是癥結(jié)所在,為此對(duì)真實(shí)終端內(nèi)部的噪聲進(jìn)行了調(diào)查。
LTE、LAA、WiFi通信時(shí)的噪聲
電源線傳導(dǎo)噪聲測(cè)量結(jié)果
上圖為L(zhǎng)TE、LAA、Wi-Fi的電路模塊簡(jiǎn)圖。測(cè)量按圖中右側(cè)條件進(jìn)行通信時(shí)的電源線噪聲。結(jié)果顯示,Wi-Fi模塊電源線的譜級(jí)最高,在RFIC的電源線中也觀察到了相同頻譜。它與Wi-Fi通信信號(hào)的帶寬一致,可以判斷Wi-Fi引起的噪聲通過(guò)電源線進(jìn)行傳導(dǎo),并進(jìn)入各電路模塊中。
即,噪聲產(chǎn)生及傳導(dǎo)的路徑如下。
【噪聲產(chǎn)生及傳導(dǎo)的路徑】
在各RF電路電源線中發(fā)現(xiàn)的噪聲帶寬為80MHz。
Wi-Fi信號(hào)以80MHz的帶寬,LTE、LAA以20MHz的帶寬進(jìn)行通信。
根據(jù)上述內(nèi)容,噪聲從Wi-Fi模塊傳導(dǎo)至電源線。
噪聲進(jìn)入各RF電路中,降低接收LNA的信噪比。
最終導(dǎo)致接收靈敏度下降。
應(yīng)對(duì)措施和改善效果
了解噪聲產(chǎn)生和傳導(dǎo)的路徑后,插入噪聲濾波器以抑制噪聲的傳導(dǎo)。插入位置在各種RF電路的電源輸入單元。
濾波器插入位置
應(yīng)對(duì)措施
使用適合去除5GHz頻段噪聲的本公司BLF03VK系列產(chǎn)品。
改善效果
可以確認(rèn)在抑制傳導(dǎo)噪聲的同時(shí),改善了接收靈敏度。
在使用多種頻率重疊無(wú)線方式的環(huán)境下,噪聲可能從一條通信電路傳導(dǎo)至另一條電路而產(chǎn)生不良影響,因此為電源線配置降噪濾波器,可有效去除特定頻段。
進(jìn)行高速差動(dòng)數(shù)據(jù)通信時(shí)產(chǎn)生噪聲的問(wèn)題
進(jìn)行HDMI通信時(shí)的問(wèn)題
下面介紹在家庭環(huán)境下進(jìn)行HDMI通信時(shí)的問(wèn)題。
HDMI是將BD錄像機(jī)或STB連接到電視的視頻接口,使用范圍廣泛。此外,可將電視用作PC的Stick PC也使用該接口。最新標(biāo)準(zhǔn)公布HDMI的版本為2.1,但多數(shù)用戶使用2.0或1.4版。
下表是將StickPC插入電視后進(jìn)行HDMI通信時(shí)的WiFi接收靈敏度測(cè)量結(jié)果。表中,靈敏度相差將近4dB,說(shuō)明HDMI電路工作時(shí)可能產(chǎn)生了噪聲,從而降低了接收靈敏度。
HDMI通信時(shí)的WiFi接收靈敏度
HDMI通信期間的現(xiàn)象調(diào)查
HDMI通信期間會(huì)發(fā)生什么?下面對(duì)其現(xiàn)象進(jìn)行了調(diào)查。
上圖為StickPC基板表面的磁場(chǎng)分布圖。由HDMI端子、無(wú)線電路和控制IC構(gòu)成,并局限在15cm x 8cm的空間中,所有電路處于較為集中的狀態(tài)。
因此,當(dāng)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生噪聲時(shí),將耦合到天線等RF電路中,從而對(duì)無(wú)線通信造成影響。
觀察發(fā)現(xiàn)StickPC的整個(gè)基板似乎都分布有噪聲,因此將電波吸收片粘貼于基板整體,確認(rèn)耦合到天線的噪聲水平是否變化。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)噪聲水平降低10dB左右,判斷噪聲從基板耦合到了天線。
有哪些有效措施?
以上是將電波吸收片粘貼于基板整體以確認(rèn)改善效果,但如果考慮HDMI工作時(shí)產(chǎn)生噪聲的情況,則噪聲可能通過(guò)信號(hào)線進(jìn)行傳導(dǎo)。
因此,嘗試在HDMI的信號(hào)和時(shí)鐘線上使用降噪濾波器。濾波器分為兩種,一種是共模扼流圈,另一種是π型LPF。共模扼流圈是僅去除共模噪聲的濾波器,而不影響差動(dòng)傳輸線的信號(hào)波形。
使用共模扼流圈后未見效果,而π型LPF具有降噪效果。即,本次評(píng)價(jià)的StickPC會(huì)傳導(dǎo)差模噪聲。
※ 根據(jù)設(shè)備不同,可能出現(xiàn)共模噪聲成分占主導(dǎo)的情況,因此有時(shí)共模扼流圈也會(huì)有效。
選擇濾波器
差模噪聲占主導(dǎo),因此應(yīng)選擇對(duì)信號(hào)沒有影響的濾波器,以作為靜噪措施。
為了在5GHz頻段上實(shí)現(xiàn)降噪效果,村田制作所將新開發(fā)的BLF03VK系列進(jìn)行了商品化。并從中選出具有一定特性的產(chǎn)品。
■ 5GHz頻段用鐵氧體磁珠
【特征】為了區(qū)別于傳統(tǒng)鐵氧體磁珠“阻抗從低頻開始增加”的特性,對(duì)材料和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精心設(shè)計(jì),使其在5GHz下實(shí)現(xiàn)阻抗增加。
在這里僅介紹5GHz頻段用濾波器,此外還提供適用于2.4GHz頻段或700MHz頻段的濾波器。
其他系列請(qǐng)參看此處 ⇒
噪聲濾波器的使用效果
將π型濾波器換成BLF03VK后的降噪效果確認(rèn)結(jié)果如下圖所示。可以確認(rèn)時(shí)鐘的諧波成分降低了10dB左右。
黃色填充部分表示W(wǎng)iFi(11ac)所使用的通道,可在36ch和124ch上確認(rèn)噪聲。
在產(chǎn)生噪聲的通道中,接收靈敏度顯著下降,但使用新的噪聲濾波器后,HDMI時(shí)鐘引起的窄帶噪聲有所減少,接收靈敏度也得到改善。
確認(rèn)信號(hào)完整性
在HDMI的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線上插入濾波器,確認(rèn)信號(hào)完整性。
HDMI1.4的信號(hào)波形
HDMI1.4預(yù)一致性測(cè)試結(jié)果表明,即便使用濾波器也不會(huì)碰到眼圖波罩,可以順利通過(guò)測(cè)試。
這是因?yàn)锽LF03VK系列在低頻段保持較低阻抗的特性非常有效,因此為了保證信號(hào)的完整性,今后需要僅增大要降噪頻段阻抗的濾波器。
※ 但實(shí)際使用時(shí)的波形因IC或安裝環(huán)境而不同,因此需要確認(rèn)。
總結(jié)
以上介紹了2個(gè)5GHz頻段的靜噪案例。
由于人們對(duì)5GHz還不夠了解,因此覺得該頻段不易引起噪聲問(wèn)題,但經(jīng)過(guò)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)均有噪聲問(wèn)題。
即使為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高速通信而選擇了5GHz頻段,如果存在噪聲問(wèn)題,也無(wú)法獲得最好的性能。
使用上述靜噪元件,可以實(shí)現(xiàn)低噪聲環(huán)境,確保穩(wěn)定的通信質(zhì)量。
本次使用的系列
BLF03VK是為有效去除5GHz噪聲而設(shè)計(jì)的噪聲濾波器。
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來(lái)電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
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
音頻IC
音頻SoC
音頻變壓器
引線電感
語(yǔ)音控制
元件符號(hào)
元器件選型
云電視
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動(dòng)器
振動(dòng)設(shè)備
震動(dòng)馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器