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浅谈无线通讯的噪声干扰与验证测试要点

时间:06-06 来源:3721RD 点击:

,红线部分便是我们设定的噪声预算值,而我们的目标就是将噪声值降低到红线以下。


图5:实际量测图(红线为噪声预算值)。

以下我们便来探讨几个与触控面板相关的干扰实例:

LVDS


图6:LVDS实际量测图。

目前许多新规装置如平板计算机或Ultrabook在设计面板显示的讯号传输时,都会采取所谓的LVDS进行传导,LVDS也就是低电压差动讯号(Low Voltage Differential Signaling),是一种可满足高效能且低电压数据传输应用需求的技术。然而在实际应用上,这些讯号也许可能部分进入如3G等行动通讯频段,而产生很大的对地容量不平衡(Ground Capacitance Unbalance)电流、并致使干扰。然而,传统的处理方式是透过贴铜箔胶带或导电布,来缓和这样的情况,但实际对地不平衡的现象并未解决,未真正将LVDS线缆的问题有效处理。唯有透过量测LVDS讯号本身在封闭环境与系统平台上的噪声差异,才能从问题源头加以进行调整。

线路逻辑闸

此外,触控面板接有许多的线路,这些线路的逻辑闸都会因不断的开关而产生频率干扰。举例来说,当逻辑闸产生约45MHz的干扰时,像GSM 850(869-896 MHz)跟GSM 900(925-960 MHz)间的发射接收频率差距小于45MHz,便会产生外部调变(External Modulation)而造成干扰;另一个例子则是蓝牙受到逻辑闸的开关而使电流产生大小变化,这样的外部调变使得讯号进入GSM1800、GSM1900的频谱而产生干扰。

因此,我们必须使用频域模拟法进行S-parameter分析取样,确认计算机仿真与实机测试的误差值在容许范围内,以掌握噪声传导的状况。才能不牺牲消费者的良好触控经验,又能减少触控面板对产品其它模块及组件造成的干扰。

固态硬盘


图7:经多次抹写后,噪声边限将随之下降。

新兴的储存媒介-固态硬盘(SSD)尽管受闪存的市场价格波动影响,而在成本上仍居高不下,但因其体积轻薄与低功耗的特性,已被广泛应用在平板计算机及其它形式的行动装置中。然而,传统磁盘式硬盘容易受到外来通讯状况影响的情形(例如当手机放在计算机硬盘旁接听使用,有可能干扰到硬盘造成数据毁损),也同样出现在SSD上。

在SSD上的状况时,SSD会随着使用抹写次数(P/E Cycle)的增加,而使得其噪声边限(Noise Margin)随之降低,就如图七所示,经过一万次的抹写使用后,噪声边限就产生了明显的恶化,而更容易受到触控面板或其它噪声源的干扰,而影响实际功能。在这个情境下,若能作到SSD的均匀抹写,便是有效缓和噪声边限下降速率的方法之一。

模块多任务运作

触控面板所使用的电来自系统本身,而其它如通讯或相机等模块等,也都同样透过系统供电,因此,电压的稳定与充足便是使这些组件模块能良好运作的关键所在。在所有需要使用电源的模块中,其中尤以3G或Wi-Fi模块在进行联机上网(数据传输)时最为耗电,在所有这些通讯模块开启的同时,就很可能造成电压不足,而影响到触控面板的稳定吃电;另外,此时通讯模块的电磁波,也可能同时直接打到面板上,造成严重的噪声干扰。这时我们就必须回到前面的鱼骨图,依序进行不同模块设定、位置建置、通讯环境的验证。

精密量测验证 才能有效提升通讯质量 降低噪声干扰


图8:噪声干扰量测验证的理想步骤。

在本文的最后,百佳泰也提供我们根据经验归纳设计出的完整验证步骤,以作为开发验证时的参考,透过这样的验证顺序,才能按部就班的降低噪声干扰,提升通讯质量。根据图八所示,一个完整具有各式通讯模块与触控功能的装置,主要可分成以下三个验证步骤:

1.传导测试(Conductive Test):

在验证初始必须先透过传导测试,精确量测出装置本身的载台噪声、接收感度恶化情形、以及传送与接受(Tx/Rx)时的载台噪声。

2.电磁兼容性(Near Field EMC):

在掌握了传导测试所能取得的相关信息,并设定噪声预算后,便可进行包括天线表面电流量测、噪声电流分布量测及耦合路径损失(Coupling Path Loss)的量测,以及相机、触控面板的噪声和射频共存外部调变。

3.OTA测试(Over The Air Test):

完成传导与EMC测试后,便可针对不同通讯模块进行独立与共存的量测、总辐射功率(Total Radiation Power,TRP)与全向灵敏度(Total Isotropic Sensitivity,TIS)的量测、GPS载波噪声比(C/N Ratio)的量测乃至DVB的接收灵敏度测试。

本文所探讨的内容虽然仅是噪声验证的其中一个例子,但我们已可以见微知着的了解到,无线通讯讯号技术的博大精深,以及干扰掌控的技术深度。所有相关厂商业者在开发时,均需透过更深入的研究、更多的技术资源与精力投入,以对症下

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