功率电感对GSM调制频谱的影响
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GSM手机的基本工作原理发射频率:GSM为935-960M,DCS为1805-1880M;接收频率:GSM为890-915M,DCS为1710-1785M;一、GSM手机的基本组成部分射频部分:天线及天线开关接收部分:接收高频处理(滤波、放大、混频)接收中频处理(滤波、放大、解调)发射部分:发射高频处理(功率放大、滤波)发射中频处理(调制、滤波、放大)频率合成部分:接收本振RXVCO发射本振TXVCO时钟逻辑音频部分: CPU存储器(版本、码片、暂存)音频处理(DSP、音乐IC)供电部分:逻辑供电射频供电其他界面部分:显示屏、SIM(UIM)卡、震动器、振铃、指示器等二、GSM手机的基本工作原理1、发射机(上变频)信号流程:送话器将声音转化为模拟电信号,经过PCM编码,再将其转化为数字信号,经过逻辑音频电路中进行数字语音处理即进行:话音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲形成、TX I/Q 分离。
分离后的四路TX I/Q信号到发射中频TX-IF电路完成I/Q调制,该信号与频率合成器的接收本振RXVCO和发射本振TXVCO的差频进行比较(即混频后经过鉴相),得到一个包含发射数据的脉动直流信号,去控制发射本振的输出频率,控制发射本振频率的精确性,作为最终的信号,经过功率放大,从天线发射。
GSM手机发射电路一般采用以下三种类型的发射机:A、带有发射变换电路的发射机B、带发射上变频电路的发射机C、直接变频发射机发射各部分功能电路(一)发射音频通道:MIC将声音信号转换为模拟电信号,并只允许300-3400Hz 通过。
模拟信号经过A/D转换,变为数字信号,经过语音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲串的形成一系列处理,对带有发射信息、处理好的数字信号进行GMSK编码并分离出4路I/Q信号,送到发射电路。
(二)I/Q调制:经过发射音频通道分离出来的4路I/Q信号在在调制器中被调制在载波上,得到发射中频信号TX-IF。
GSM基站互调干扰
通信系统中的无源互调干扰(PIM)来自于两种无源非线性,即无源接触非线性和无源材料非线性,无源非线性将引起射频信号产生大量的谐波信号,通常我们说的三阶、五阶、七阶互调产物都是由于射频电路无源器件的非线性引起的互调谐波。
PIM受射频电路中的无源器件性能、馈线接头性能、天线性能影响,当无源器件采用材质较差,杂质较多的铝合金,或接头等镀层磨损氧化后,另外器件接头部分工艺粗造等原因都有可能导致器件的非线性性增强,从而引起较大的谐波互调信号。
中国移动互调分量干扰分析(见附件)
中国移动GSM互调模拟图
对于GSM系统来说,由下行信号产生的互调分量中三阶分量并没有落到上行的频段内,但是5阶分量却大量落到上行频段内,至于7阶和9阶分量由于其强度已衰减过大,在考虑对上行信号的干扰时可以忽略不计算,因此对于GSM900系统来说,无源器件的互调分量干扰主要来自于5阶互调干扰,5阶互调干扰也是造成GSM系统上行干扰的一个重要原因。
对于DCS1800系统来说,3阶和5阶分量都不会落到上行频段,7阶、9阶分量会落到上行频段,但由于其强度衰减过大,故DCS1800系统无需考虑无源器件互调干扰的影响。
移动通信系统中使用直放站可以经济、迅速、有效的填补盲区,改善网络质量,给运营商带来可观经济效益,因此在网络中得到广泛的应用。
但是直放站本身是有源设备,它自身的噪声系数和产生的杂散、互调信号如果控制不好会对网络产生干扰,降低网络的质量,严重时会造成系统瘫痪。
为了保证网络运行质量,需要在设计过程中合理使用,并通过网络优化工作,将影响降低到合理的范围内。
一、直放站的噪声系数对GSM网络的影响及解决方法直放站的噪声系数对施主基站的影响,主要表现在直放站的上行噪声引入施主基站,从而降低施主基站接收机的接收灵敏度,减小了施主基站的覆盖范围,甚至引起掉话率和误码率的上升。
1影响分析直放站是有源设备,直放站内部有较多非线性有源器件,性能较好的直放站上下行的噪声系数都应小于5dB,下面就以以此值作为讨论的条件。
首先介绍两个概念:KT(热噪声密度)和EDoPL(有效路径损耗)。
KT(热噪声密度)为设备内部电子热运动引起的噪声,是所有设备都固有的,它只和温度有关。
K为波滋曼常数,T为绝对温度。
如在温度为17℃时,KT(热噪声密度)为:-174dBm/Hz。
EDoPL(有效路径损耗)就是指基站输出口到直放站的输入口的总的路径损耗,无论信号是通过空中传播或通过光纤传输。
如下图中:EdoPL=OUT-IN=40-(-50)=90直放站的噪声经过放大(直放站的上行增益)和有效路径损耗后进入基站,和基站接收机的噪声叠加就会提高接收机噪声电平。
设直放站的噪声到达基站接收机输入端的等效热噪声电平为Nin,则:Nin=K*T*B+NFrep+Grep-EdoPLK*T:热噪声密度 B: 系统信道带宽NFrep:直放站噪声系数 Grep: 直放站增益EDoPL:有效路径损耗设基站接收机等效热噪声电平为Nbts,则:Nbts=K*T*B+NFbtsK*T:热噪声密度 B:系统信道带宽NFbts:基站接收机噪声系数基站接收机等效热噪声电平升高ROT(RaiseOverThermal),则ROT=10Log【(10Nin/10+10Nbts/10)/10Nbts/10】设基站噪声注入裕量NIM(NoiseInjectionMargin),则NIM=10Log(10Nbts/10/10Nin/10)可得:ROT=10Log(1+10-NIM/10)例一:设EDoPL为90dB,直放站增益设为90dB(设此时直放站下行输出功率和基站一样),直放站和基站的噪声系数5dB,为保持上下行链路平衡,上下行增益设置一样。
浅谈高铁GSM-R网的无线干扰的查找摘要 GSM-R是应用于铁路的专用无线移动通信系统。
既然是无线通信系统就不可避免的遇到干扰的问题。
干扰对GSM-R网的影响极大,会造成传输质量下降,影响列控业务、语音业务的传递,严重时危机行车安全。
GSM-R网络采用的无线频段为下行930MHZ至934MHZ,上行885MHZ至889MHZ。
GSM-R干扰是指外部不明无线电干扰源造成的同频、临频、宽频带的干扰,以及GSM-R网内部由于频点规划不合理或覆盖变化造成的内部干扰。
关键词 GSM-R 高铁干扰上行质量切换同频临频GSM-R是应用于铁路的专用无线移动通信系统。
既然是无线通信系统就不可避免的遇到干扰的问题。
干扰对GSM-R网的影响极大,会造成传输质量下降,影响列控业务、语音业务的传递,严重时危机行车安全。
GSM-R网络采用的无线频段为下行930MHZ至934MHZ,上行885MHZ至889MHZ。
GSM-R干扰是指外部不明无线电干扰源造成的同频、临频、宽频带的干扰,以及GSM-R网内部由于频点规划不合理或覆盖变化造成的内部干扰。
下面我就结合高铁维护案例,谈谈我们一些干扰查找的方法。
一、宽频段的干扰查找宽频干扰源频段较宽,即使在不停止基站工作的情况下也可以被发现,它的特点往往是整个频段的信号受到干扰。
因此查找该类干扰我们可以在不停止基站工作的情况下进行,只需利用频谱分析仪和一副定向天线即可在受干扰的铁路附近展开查找。
我们以许昌东附近的干扰查找为例:首先,通过ABIS接口监测的测量报告发现许昌东的GSM-R网络通信下行质量下降。
初步怀疑该处出现了干扰。
于是我们立即组织了在许昌东的站台附近利用测试手机和频谱分析仪进行了扫频。
第二步,用定向天线判断干扰源的位置:将定向天线分别对准南侧和北侧,发现干扰强度有明显的变化。
干扰源方向为许昌东站南侧。
第三步,根据定向天线测出的不同方向信号强度不同,逐步接近干扰源。
第四步,当发现所在测试位置的干扰源最强时,已经十分接近干扰源。
2.4g天线部分电容电感2.4G天线是无线通信系统中常见的一种天线,它的工作频率位于2.4GHz频段。
在2.4G天线的设计中,电容和电感是两个重要的参数,它们对天线的性能有着重要影响。
本文将详细介绍2.4G天线中的电容和电感部分,分析其作用及设计方法。
一、电容部分1. 电容的作用在2.4G天线中,电容主要用于匹配电路和滤波电路。
匹配电路能够使天线与馈线之间的阻抗相互匹配,提高传输效率;滤波电路则可以滤除不需要的频率信号,降低杂散辐射。
此外,电容还可以用于调整天线的频率响应和阻抗特性。
2. 电容的设计在设计2.4G天线的电容部分时,需要考虑以下几个因素:(1)电容值:电容值应根据天线的谐振频率和所需的工作带宽来选择。
通常,电容值越大,工作带宽越宽,但谐振频率越低。
(2)电容类型:根据实际应用需求,可以选择陶瓷电容、薄膜电容、电解电容等不同类型的电容。
不同类型的电容具有不同的性能特点,如频率响应、温度稳定性、介质损耗等。
(3)电容布局:在天线设计中,电容的布局会影响天线的辐射性能。
一般来说,电容应尽量靠近天线元件,以减小寄生电感的影响。
二、电感部分1. 电感的作用在2.4G天线中,电感主要用于谐振电路和阻抗匹配电路。
谐振电路能够使天线在特定频率下工作,提高天线的工作效率;阻抗匹配电路则可以改善天线的阻抗特性,提高传输效率。
2. 电感的设计在设计2.4G天线的电感部分时,需要考虑以下几个因素:(1)电感值:电感值应根据天线的谐振频率和工作带宽来选择。
通常,电感值越大,谐振频率越低,但工作带宽越窄。
(2)电感类型:根据实际应用需求,可以选择线圈、磁珠、变压器等不同类型的电感。
不同类型的电感具有不同的性能特点,如饱和电流、频率响应、损耗等。
(3)电感布局:在天线设计中,电感的布局会影响天线的辐射性能。
一般来说,电感应尽量靠近天线元件,以减小寄生电容的影响。
三、电容与电感的相互影响在2.4G天线设计中,电容和电感是相互影响的。
之老阳三干创作互调干扰:是指几个分歧频率的信号通过非线性电路时,会发生与有用信号频率相同或相近的频率组合,而对通信系统构成的一种干扰.根据IS95规范和国家无委的检测标准,GSM直放站发生的杂散和互调信号在9KHz-1GHz时小于-36dBm,在1GHz-12.75GHz时小于-30dBm.在移动通信系统中,互调发生的原因有三方面:发信机互调、接收机互调和外部效应引起的互调.直放站的杂散和互调的发生主要来自于直放站内部的功放模块.发射机互调是由于直放站在多个发信机(载波)同时工作时,因合路器系统的隔离度不够而招致信号相互耦合,干扰信号侵入发射机末级功率放年夜器,从而与有用信号之间合成互调产物,并随有用信号发射,造成干扰.接收机互调主要是由高放级以及第一混频级电路的非线性所引起.外部效应引起的互调主要是由于发射机馈线、高频滤波器等无源电路接触不良,以及由于异种金属的接触部份非线性等原因,使强电场的发散信号引起互调,发生干扰源.当有多个频率信号通过非线性电路时,便会相互调制发生互调失真,以二阶和三阶失真幅度为最年夜,阶数越高失真越小.二阶互调fa+fb、fa-fb等,因其频率远离主导信号频率fa、fb,可不考虑:三阶互调的两种模型2fa-fb、fa+fb-fc,因其频率接近或即是主导信号频率,对通信的影响最年夜;三阶以上互调失真幅度较小,均可不考虑.移动通信设备主要考虑三阶互调的影响.(1)互调干扰对系统的影响:对其它运营商的影响:当一个运营商(移动或联通)开通了一台杂散和互调较高的直放站时,互调和杂散信号落在本运营商的频带外,会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰.如:运营商A欲在一四层楼上装置一台直放站,杂散和互调为-36dBm(满足无委指标),杂散和互调信号和有用信号一起通过17dBi的业务天线发射,那么杂散和互调信号在天线正面的输出强度为-18dBm,根据自由空间无线信号传布公式可知,相距10米衰减年夜约50dB,相距100米衰减年夜约70dB,相距1公里年夜约衰减90dB;可以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰.在无阻挡环境下天线正前方100米以内同频干扰年夜于-88dBm,这时如果另一运营商的信号强度低于-79dBm,使得载波干扰比低于9,就会造成无法接通的情况发生.因此,在做室内或室外直放站工程时,控制各运营商的设备及天线的距离,对防止干扰非常重要.2)对相邻基站小区的影响:在使用年夜功率宽带直放站时,互调指标比力高,由于带宽选择直放站所有的信道都共用一个功放模块,而后级的滤波器是一个宽带滤波器,对通带内的互调信号没有抑制作用,因此很难满足IS95规范对互调信号的要求.如果恰好能接收到附近本运营商基站的同频信号,输出时后级宽带滤波器对它们不发生任何抑制,那么会发生严重的同频干扰.假设直放站输出功率10W,一般三阶互调40dBc,三阶互调实际输出电平(0dBm),如施主基站使用80、84两个载波,三阶互调信号就回落在76和89两个载波上,通过17dBi的天线向外发射,那么在业务天线前方使用76和89载波的基站就会受到分歧水平的同频干扰,造成失落话率升高,切换失败率提高等问题.(3)对自身上行信号的影响直放站下行功放发生的杂散和互调信号通过直放站内部的双工器进入上行信道,如果此信号过高就会严重干扰上行信号,造成直放站的覆盖范围降低.如:直放站的杂散和互调为-36dBm(满足无委指标),双工器的隔离度为70dB,下行功放发生的杂散和互调对上行信道的干扰为-106dBm,再加上直放站的噪声系数5dB,噪声电平到达-101dBm,为保证GSM要求的最小载干比9dB,所需最小上行信号电平应年夜于-92dBm.假如直放站输出功率每载波5W(37dBm),手机最年夜输出功率2W(33dBm),那么直放站实际覆盖距离是下行信号电平为-87dBm,低于此电平值,手机用户将会因为上行链路信噪比不够而无法通话.2解决方法通过上述分析可知,影响上行输出的互调因素有两个:设备自己的线性度和ALC控制电平.为防止发生三阶互调,可采纳下面的法子(1)选择适当的频点组合.拉开频距选用无三阶互调频道点组工作,使三阶互调不会落在所使用的频点内;(2)采纳自动增益(功率)控制(APC)技术,实时减小发射功率以减低互调电平,使其不至于落入有源器件的非线性区.(3)提高收信机前真个选择性,抑制干扰信号;改善收信机输入级的线性度,提高互调抗拒比;提高功放的选择性在GSM网络中,引入直放站设备控制小区无线覆盖范围,协调好全网的频道干扰,在工程的设计和建设傍边,应根据工程的具体情况选择适当的抗干扰方法(如设备的选型、网络结构的优化调整).直放站覆盖好坏主要体现在使用效果、设备性能指标、稳定性、不影响网络参数上,不能纯真追求下行的年夜功率,应尽量设在相对隔离区域,选择合适的基站作为信号源,以免发生无线干扰.一.什么是互调干扰&<60;&<60;在同一个地址,有两台发射机以上,就可能发生互调干扰.发射机A发出的射频信号f A从空中再通过发射机B的天线,进入发射机B的功放级,与该机发射频率f B相互调制,发生出第三个频率f C.反之,同时发生f D.所以,在该处两台发射机发出四个频点的射频功率信号.其中f C和f D是互调产物(见图一).&<60;&<60;&<60;&<60; 另解:&<60;&<60;&<60;&<60; 当两个或多个干扰信号同时加到接收机时,由于非线性的作用,这两个干扰的组合频率有时会恰好即是或接近有用信号频率而顺利通过接收机,其中三阶互调最严重.由此形成的干扰,称为互调干扰.互调干扰和交调干扰一样,主要发生在高放和变频级.二.解决互调干扰的法子合理地分配频率资源,发射机与发射机之间拉开距离,是解决互调干扰最有力的方法.下面对几种抗干扰器件作简单介绍.1、单向器单向器又称单向滤波器、单向隔离器.它是从微波器件—环行器原理上发展起来的,专门为无线寻呼发射机设计,具有吸收从外界通过天馈系统进入发射机的干扰信号之能量,以及有呵护发射机,减少故障率等功能.单向滤波器由精密烧结和研磨的旋磁、恒磁为主,配以微带电感、电容、电阻、腔体等组成耦合、谐振、滤波电路.在旋转磁场作用下,电磁波信号具有单向传递的特性.信号旋转120度几乎无损伤地从输出端出去;外界的信号,从输出端进入,同方向旋转120度进入吸收端酿成热能散发失落(见图4).2、带通滤波器3、隔离滤波器(即单向器+滤波器)隔离滤波器是由单向器和腔体滤波器的组合而成,它集中了两者的优点,使其隔离带宽非常宽,隔离度非常深,对杂波和互调干扰的抑制有很好的功效.三.互调干扰的危害性1、对发射机的危害&<60;&<60;&<60;当发射机调试好后,它的工作频率f0是处在输出电路的最佳谐振点上,这时电路的电流应是最小.而互调产物使电路工作失谐,元件发热严重,年夜年夜增加发射机的故障率,减少其寿命. 2、降低有效功率&<60;&<60;&<60;一般来说,发射机的功率丈量采纳直通式功率计,有一定的带宽(有的带宽达1千MHz)由于功率是频谱能量的积分,所以,直通式功率计测出来的功率是有效主频功率和无用的互调产物功率总和.如功率计显示100W,有可能实际上主频f0的功率仅有80W.其余20W是互调产物的功率以及杂波分量之功率. 3、畸变主频f0的频谱&<60;&<60;&<60;主频频谱畸变后,由BP机收到的射频信号解调出的数据,其相位将发生严重的颤动,从而BP机发生误码(标准的颤动应小于1/4t).结果是年夜年夜减少了系统覆盖的范围. 4、干扰空间电波秩序&<60;&<60;&<60;互调产物也是由发射机发出的射频能量信号,该信号与另一台发射机再次互调,还会发生另一个互调产物.所以,在发射机多的基站上空,有许许多多无序频谱能量,有的人称之为布景噪声.这些信号,与其它差转接收机频率或寻呼BP机频率相同的概率非常之年夜.同时,也严重干扰民航导航信号、广播电视信号.因而,治理由互调干扰引起空间电波秩序紊乱是刻不容缓的.文章引用自:。
80科技时空Technical Horizon中国电信业CHINA TELECOMMUNICATIONS TRADE干扰排查思路和流程介绍对TD-LTE 受到的外部干扰进行分析和总结,TD-LTE 不同频段常见的干扰如下。
F 频段目前为1885~1905MHz,易受到以下干扰:GSM900、GSM1800系统或者PHS 系统带来的阻塞干扰;GSM900系统带来的二阶互调干扰;G SM1800系统或者1.8FDD-LTE 系统带来的杂散干扰;PHS 系统、手机信号屏蔽器和其他电子设备带来的外部干扰;因基站过覆盖带来的LTE 网内干扰。
D 频段为2570~2620MHz,易受到以下干扰:GSM900或GSM1800系统带来的阻塞干扰;800M Tetra 系统和CDMA800MHz 系统带来的三阶互调干扰;手机信号屏蔽器和其他电子设备带来的外部干扰;因基站过覆盖带来的LTE 网内干扰。
E 频段为2320~2370MHz,易受到以下干扰:GSM900/GSM1800系统带来的阻塞干扰;WLAN AP 带来的杂散和阻塞干扰;手机信号屏蔽器和其他电子设备带来的外部干扰;因基站过覆盖带来的LTE 网内干扰。
不同的干扰强度对系统性能造成的影响不同,干扰对系统的上行影响更大,干扰对TD-LTE 上行性能影响见下表所示:TD-LTE 上行每PRB 接收到的底噪平均值上行近点的吞吐率干扰程度大于-90dBm/PRB 2-3Mbps 严重干扰-90~-110dBm/PRB 小于8Mbps 中度干扰-110~-115dBm/PRB 小于9Mbps 轻度干扰小于-115dBm/PRB大于9Mbps无干扰按照要求,LTE 超过-110dBm/PRB (即达到中度干扰等级)就认为存在干扰,需要进行处理。
本文的LTE 干扰排查以华为宏站作为排查对象,借助华为基站网管的小区级上行干扰查询和PRB 级干扰功能,结合同一天面上2G/3G 基站工参信息对干扰进行分析,并与2G/3G 网管协同配合对干扰进行排查和确认,最后现场进行勘查确认并进行干扰整治。
●何谓无线通信?●WCDMA的工作频段?该频段属于哪一波段?●简述WCDMA的电磁波传播方式及其特点。
解答●利用电磁波的辐射和传播,经过空间传送信息的通信方式称之为无线电通信(Wireless Communication ),也称之为无线通信。
●WCDMA工作频段:上行1920~1980MHz,下行2110~2170MHz,属于微波波段。
●WCDMA电磁波传播方式为微波传播,微波的传播类似于光波的传播,是一种视距传播。
本章小结●本章主要讲述了无线通信的概念、无线通信的频段和波动的划分以及无线通信的电磁波传播方式及其特点,最后简要说明了WCDMA的工作频段和电磁波传播方式。
思考●绝对功率的单位有哪几种常用的表达形式?他们之间的换算关系为?●相对功率的单位有哪几种常用的表达形式?其区别为?●天线的增益单位有哪几种常用的表达形式?●电压、电流、电阻、电感、电容的单位分别为?解答●绝对功率可以用dBm和W两种形式表达,其换算关系为:●相对功率可以用dB和dBc两种形式表示,两者的区别在于:dB是任意两个功率比值的对数表示形式,而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率比值的对数表示形式。
●天线增益一般由dBi或dBd表示。
dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比,dBd是指相对于半波振子Dipole 的功率能量密度之比,半波振子的增益为2.15dBi,因此0dBd=2.15dBi。
●电压单位为:伏特/V,电流单位为:安培/A,电阻单位为:欧姆/Ω,电感单位为:亨利/H,电容单位为:法拉/F。
峰均比的定义?●峰值功率即是指以某种概率出现的肩峰的瞬态功率。
通常概率取为0.01%。
平均功率是系统输出的实际功率。
在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为在某个概率下的峰均比,如PAR=9.1@0.1%,各种概率下的峰均比就形成了CCDF曲线(互补累积分布函数)。
在概率为0.01%处的PAR,一般称为CREST因子●噪声系数定义?●写出噪声系数的级联计算公式?解答●噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力,通常定义为:单元的输入信噪比除输出信噪比●●Pno表示输出噪声功率,Pni表示输入●噪声功率,G为单元增益。
中国电信CDMA800与中国移动GSM900间干扰分析报告概述在电信CDMA一期交付过程中,部分局点反馈中国电信CDMA 800M对移动GSM 900M产生了干扰。
华为公司本着严谨和负责的态度,对干扰进行了理论分析和现网验证。
最后,结合具体的分析和现网验证结果,得出了结论,并给出干扰处理建议。
1 移动GSM产生干扰的原因中国移动的GSM 900M工作频率范围:上行:890-909MHz(部分区域885MHz开始),下行:935-954MHz(部分区域930MHz开始);中国电信的CDMA 800M工作频率范围:上行:825-835MHz,下行:870-880MHz。
885909930954图错误!文档中没有指定样式的文字。
-1中国电信与中国移动频谱分配图从频段上看,CDMA的下行频段与GSM的上行频段间隔只有10MHz(部分地区只有5MHz),滤波器设计、站址选择及网络规划做不好,都会引起GSM被干扰,使GSM系统接收性能的下降。
由于GSM的下行与CDMA的上行存在至少100MHz的保护带,滤波器实现容易,所以GSM 对CDMA不会产生干扰问题。
2 干扰的类型根据干扰的性质,CDMA对GSM系统的干扰主要有阻塞干扰和杂散干扰两种。
2.1 阻塞干扰图 错误!文档中没有指定样式的文字。
-2 阻塞干扰原理图任何接收机都有一定的接收动态范围,在接收功率超过接收动态允许的最大功率电平时,会导致接收机饱和,从而降低接收机的增益,导致接收机的灵敏度恶化。
从上图看出,即使干扰系统不产生任何带外杂散,如果被干扰系统的滤波器对干扰系统发射抑制能力不够,也将使强信号落入到后端的接收机上,使接收机饱和,从而引起阻塞干扰。
阻塞干扰的根本原因在于接收滤波器的抑制能力不够,与发射信号的带外杂散无关。
2.2 杂散干扰图错误!文档中没有指定样式的文字。
-3 杂散干扰原理图由于发射滤波器的滚降特性(任何滤波器都不可能是理想的阶跃方式),导致任何系统总存在一定的带外辐射。
1
由[1-3]可知,功率电感主要是拿来稳定电流用的,而输出电流之最大与最小值
差异,即所谓的涟波,理论上当然希望越小越好,即输出电流越稳定,这样可以
有较高的转换效率,以及较低的EMI干扰,而电感值越大,则涟波越小。
另外,电感的高频等效模型与频率响应如下 :
由于线圈间会有寄生电容,与其电感产生并联谐振,因此会有SRF,而SRF与
EPC有关,因此EPC越小越好,即可确保电感性的频率范围越广。而SRF需至
少为DC-DC Converter切换频率的十倍,例如若切换频率为 1.6MHz,则SRF至
少需 16MHZ。
2
而我们可知电感在低频时,完全是个电阻,其阻抗由 DCR 控制,若 DCR 太大,
会使得电源走线的IR Drop变大,使收发器或PA的供给电压变小,导致线性度
下降,以至于发射端的性能变差,因此DCR 越小越好。
虽然电感值越大,涟波越小,然而电感值过大,会因绕线圈数变多,导致DCR
变大,因此需选取适当电感值,而非一味加大。
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而有加 Shielding 的功率电感,DCR 较小,且可以防止EMI,同时也可避免与
邻近金属耦合。
没加Shielding 的功率电感,有可能会使其Switching Noise,透过邻近金属,以
传导方式,耦合到收发器的电源。或是直接以辐射的方式,直接打到收发器的电
源走线,并与主频产生InterModulation,亦即主频两旁正负1.6 MHz的调制谱
突起,而PA是最主要的非线性贡献者,若调制谱在PA输入端就已经不好了,
则PA输出当然只会更差[4]。
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另外,当流经电流过大时,则电感值会下降,而电感值下降30%之流经电流,
我们定义为饱和电流,此时亦可称该功率电感进入饱和状态。
而进入饱和状态的功率电感,相当于一根导线,几乎没有稳定电流的作用,其涟
波会变非常大,因此饱和电流为判定功率电感线性度的指针,当然是越大越好,
一般至少需为流经电流之1.3倍。
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因此在挑選功率電感時,EPC越小越好,SRF越大越好,DCR越小越好,
有加Shielding比没加的好,饱和电流越大越好。至于電感值,因为值越大,
Ripple越小,但会加大DCR,导致IR Drop变大,所以電感值要适当,过大过小
都不好[1-3]。
而在Layout方面,也需特別注意一些事項。下图L1301就是所谓的功率电感,
用来稳定电流,换句话說,PMIC到L1301这段电源走线的电流,会非常不稳定
(因为尚未经过L1301),有很强的EMI干扰,因此确实要越短越好,最好是直接
PMIC一出来,就直接接L1301,也因此,PMIC到L1301这段电源走线,要远
离RF走线。
由於DC-DC输出的电源的底噪特别大,而且会有瞬时电流 (因为Switching
Mode),因此需要C1302来稳压,使瞬时电流都流到GND,所以L1301到C1302
的电源走线,也是越短越好,避免瞬时电流透过其他路径耦合或乱窜。至於有關
C1302穩壓電容的注意事項,可參照[1-3],在此就不贅述。
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要注意的是,也因为C1302是负责使瞬时电流都流到GND,所以其GND Pad,
不可与其他IC的GND共地,也不可以跟其他IC的落地电容共地,否则瞬时电
流会透过其共地,来干扰其他IC,尤其是PA[4]。
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而功率电感下方要挖空,不要有金属,避免产生额外的EPC,导致电感性的频率
范围缩减[1-3]。
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Reference
[1] 上集_磁珠_电感_电阻_电容 于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库
[2] 中集_磁珠_电感_电阻_电容 于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库
[3] 下集_磁珠_电感_电阻_电容 于噪声抑制上之剖析与探讨, 百度文库
[4] GSM之调制与开关频谱(ORFS)解析与调校大全, 百度文库