手机辐射杂散问题的分析.doc

手机辐射杂散问题的分析 ? 专题研究? 手机辐射杂散问题的分析MakingGoodRSEPerformanceinMobilePhoneDesign 伟创力公司肖丹张亚利 摘要 辐射杂散问题是手机EMC设计中的常见难题.引起RSE问题的因素较多,同样的表现形式可能存在不 同的根源.以GSM制式为例,分析了手机产品辐射杂散问题的形成原因,即:带外寄生发射,带内变频产物 发射,不同因素导致的谐波发射超标以及开关谱引起的主频边带发射超标等,并针对不同的问题类别,提出 了相应的整改建议. 关键词 辐射杂散;寄生发射;变频产物;谐波发射;开关谱时序 Abstract RSEisoneofthemostimportanttestitemsinmobilephonedesign.Many~ctomwillcauseRSEanddifferentrootcauses maybringthesameresult.ThisarticleintroducestherulesforRSEdesigninGSMmobilephone,andprovidestheanalysis andsolutionsforsomeconventionalRSEproblems. Keywords RSE;parasiticemissions;frequencyconversionproducts;harmonicemissions;switchingspectrumtiming 1概述 辐射杂散(RSE,RadiatedSpuriousEmission)测试是 手机EMC最重要的测试项目,RSE问题也是手机研发设 计中较为复杂,涉及面较多的一项内容. RSE测试的目的是评价手机在辐射骚扰发射方面的 性能.RSE性能评估的意义在于,手机是一种大功率发射 的便携设备,对于正常工作的手机而言,除有用信号以外 的杂散骚扰信号越少,该设备可能对外界造成的干扰就 越小.同时,通过杂散测试,可以评估手机的频谱利用效 率,如果某款手机的杂散发射信号过强,那么它的频谱 利用效率就会越低,对于有限的频谱资源来说,这是一 种浪费. RSE测量的是EUT整机落在杂散域上的辐射功率, 如图1所示,它表征系统级的射频链路性能,与发射机, 射频功放,天线关系密切,也与其他许多因素有关. RsE//一一……’.’..’, --.. , . ‘ . - ‘- -- -- _- ., ..._…… 一一 一 ...|./’’--- -_ -. ,..._……一一 一 ...|.’ 图1手机设计中影响RSE性能的主要因素 按照研发设计中关注对象的不同,可以将常见的 RSE问题分为以下两大类: 第一类,由射频发射机引起的RSE问题,包含: (1)带外寄生发射超标; (2)带内变频产物发射. 第二类,由射频功放设计引起RSE问题,包含: (1)谐波发射超标; (2)开关谱时序失当导致的主频边带发射超标. 2降低RSE的基本设计原则 传导路径上的杂散分量是RSE超标最主要的因素, 降低辐射杂散必须从降低传导杂散人手. 传导杂散与手机平台性能和PCB走线,接地过孔处 理等因素有关.在设计中,应首先仔细处理器件布局,保 证射频功放与天线馈电点之间的走线尽可能短,直,以减 少寄生参数引起的反射;其次,应紧靠射频功放电源管脚 放置皮法级的滤波电容,同时在功放电源管脚处采用大 面积的电源层与地层组成的去耦平面,以减少高频杂散 信号通过功放电源耦合放大的可能;此外,应严格按照射 频收发信机和射频功放的接地参考建议,进行接地过孔 设计,以减少谐振和耦合. 3与射频发射机相关的RSE问题 由于发射机器件本身的设计问题,在某些情况下,射 频发射机提供给功放的输入信号中包含无用的杂散信 2010年第1期安全与电磁兼容 ? PR0FESS10NALRESEARCH? 号,被功放放大后经天线辐射形成较大的辐射杂散.发射 机输出的杂散分量,如果位于有用带宽之外,就形成带外 寄生发射;如果是在产生载频过程中形成的带内杂散,经 天线辐射后就形成带内变频产物发射.这些杂散信号不 仅带来RSE的问题,也会造成RE测试超标. 3.1带外寄生发射 图2为某GSM手机DCS频段RSE测试结果.主频 左侧包络状的杂散信号是带外寄生发射的结果. 为了消除这部分杂散分量,必须在收发信机到功放 之间增加带通滤波电路,滤除主频之外的无用信号. 1H — 28.980dBmTS5I_0l0一lCSMl800Tx l //MHz 图2收发信机引起的带外寄生发射 3_2带内变频产物发射 发射机在生成载频的过程中,由于某种原因在主频 附近生成了多余的杂散信号,馈入给功放后就形成带内 变频产物发射.图3中所示为某GSM手机900MHz频 段RSE测