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5GHz频段的噪声问题及降噪对策

2020-05-23 14:45 必威体育 沐梵103°c
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将π型滤波器换成BLF03VK后的降噪效果确认结果如下图所示。可以确认时钟的谐波成分降低了10dB左右。

BLF03VK600SNL      

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

【噪声产生及传导的路径】

HDMI通信期间的现象调查

即使为实现稳定的高速通信而选择了5GHz频段,如果存在噪声问题,也无法获得最好的性能。

在HDMI的数据和时钟线上插入滤波器,确认信号完整性。

应对措施和改善效果

Z at 5GHz

LTE、LAA、WiFi通信时的噪声

进行高速差动数据通信时产生噪声的问题

使用5GHz频段的LTE被称为LAA或LTE-U技术,通过与已有LTE进行载波聚合,可实现大容量通信。此时,设想会同时使用Wi-Fi,因此LTE、LAA及Wi-Fi等3种方式的电路处于工作状态。

BLF03VK221SNG
 

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

观察发现STIckPC的整个基板似乎都分布有噪声,因此将电波吸收片粘贴于基板整体,确认耦合到天线的噪声水平是否变化。

近年来,以智能手机为代表的数码设备开始配备无线局域网。部分地区引进了将5GHz频段用于LTE通信的技术(LAA/LTE-U),数据通信实现高速化,预计5GHz频段的无线通信将越来越普及。

BLF03VK600SNL   60   1200   0.065  
(mA)   DC Resistance (max.) (ohm)  

BLF03VK221SNG:220Ω  

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

(ohm_typ)
  Rated Current

进行多种无线通信时产生噪声的问题

BLF03VK221SNG:220Ω
 

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

首先介绍进行多种无线通信的情况。


无线局域网中2.4GHz频段仍是主流,该频段经常发生通信故障,从而影响其可用性,想必很多人对此都有同感。

以上是将电波吸收片粘贴于基板整体以确认改善效果,但如果考虑HDMI工作时产生噪声的情况,则噪声可能通过信号线进行传导。

差模噪声占主导,因此应选择对信号没有影响的滤波器,以作为静噪措施。

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

最终导致接收灵敏度下降。

结果发现噪声水平降低10dB左右,判断噪声从基板耦合到了天线。

下面介绍使用5GHz频段进行通信时出现的噪声问题及其解决案例。

进行多种通信时的接收灵敏度

参数

室内各种电子设备所对应的驱动频率增高,在高频段容易产生噪声。有时会同时使用无线局域网的5GHz频段和LTE的5GHz频段,对此将在后文说明。

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

这是因为Wi-Fi和LAA使用同一频率进行通信而发生的现象,5GHz频段的电波之间发生干扰或无线电路工作时产生的噪声也将产生影响。

信号接收灵敏度下降的原因

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

黄色填充部分表示WiFi(11ac)所使用的通道,可在36ch和124ch上确认噪声。

在各RF电路电源线中发现的噪声带宽为80MHz。

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

上图为LTE、LAA、Wi-Fi的电路模块简图。测量按图中右侧条件进行通信时的电源线噪声。结果显示,Wi-Fi模块电源线的谱级最高,在RFIC的电源线中也观察到了相同频谱。它与Wi-Fi通信信号的带宽一致,可以判断Wi-Fi引起的噪声通过电源线进行传导,并进入各电路模块中。

使用共模扼流圈后未见效果,而π型LPF具有降噪效果。即,本次评价的STIckPC会传导差模噪声。

因此,当设备内部产生噪声时,将耦合到天线等RF电路中,从而对无线通信造成影响。

滤波器插入位置

HDMI是将BD录像机或STB连接到电视的视频接口,使用范围广泛。此外,可将电视用作PC的Stick PC也使用该接口。最新标准公布HDMI的版本为2.1,但多数用户使用2.0或1.4版。

即,噪声产生及传导的路径如下。

使用上述静噪元件,可以实现低噪声环境,确保稳定的通信质量。

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

以上介绍了2个5GHz频段的静噪案例。

本次使用的系列

【特征】为了区别于传统铁氧体磁珠“阻抗从低频开始增加”的特性,对材料和内部结构进行了精心设计,使其在5GHz下实现阻抗增加。

BLF03VK600SNL
     

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

进行HDMI通信时的问题

电源线传导噪声测量结果

可以确认在抑制传导噪声的同时,改善了接收灵敏度。

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

在产生噪声的通道中,接收灵敏度显著下降,但使用新的噪声滤波器后,HDMI时钟引起的窄带噪声有所减少,接收灵敏度也得到改善。

2. 使用多种通信方式时,下载速度慢

噪声进入各RF电路中,降低接收LNA的信噪比。

HDMI通信期间会发生什么?下面对其现象进行了调查。

因此,尝试在HDMI的信号和时钟线上使用降噪滤波器。滤波器分为两种,一种是共模扼流圈,另一种是π型LPF。共模扼流圈是仅去除共模噪声的滤波器,而不影响差动传输线的信号波形。

 

在使用多种频率重叠无线方式的环境下,噪声可能从一条通信电路传导至另一条电路而产生不良影响,因此为电源线配置降噪滤波器,可有效去除特定频段。

LAA通信案例

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

选择滤波器

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

LAA、LTE-U的介绍

这些图表示在Wi-Fi通信状态下进行LAA通信时的LAA接收灵敏度测量结果。

为了在5GHz频段上实现降噪效果,村田制作所将新开发的BLF03VK系列进行了商品化。并从中选出具有一定特性的产品。

※    但实际使用时的波形因IC或安装环境而不同,因此需要确认。

有哪些有效措施?

※    根据设备不同,可能出现共模噪声成分占主导的情况,因此有时共模扼流圈也会有效。

BLF03VK221SNG   220   800   0.155  

5GHz频段的噪声问题及降噪对策

下表是将STIckPC插入电视后进行HDMI通信时的WiFi接收灵敏度测量结果。表中,灵敏度相差将近4dB,说明HDMI电路工作时可能产生了噪声,从而降低了接收灵敏度。