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5GHz频段的噪声问题及降噪对策

近年来,以智妙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通信的技巧(LAA/LTE-U),数据通信实现高速化,估计5GHz频段的无线通信将越来越遍及。

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

那么,应用5GHz频段的无线局域网,是不发生通信故障,照样不易引起故障?

下面先容应用5GHz频段进行通信时呈现的噪声问题及其办理案例。

惹人注目的5GHz频段无线通信

下面先容2个案例,分手为经由过程有线接口在室内进行高速数据通信时呈现的噪声问题,以及在多种无线通信情况下呈现的问题。

室内各类电子设备所对应的驱动频率增高,在高频段轻易孕育发生噪声。无意偶尔会同时应用无线局域网的5GHz频段和LTE的5GHz频段,对此将在后文阐明。

此时,可能存在以下问题:

1.设备之间处于连接状态时,不易连接无线局域网

2. 应用多种通信要领时,下载速率慢

下面先容详细的噪声案例。

进行多种无线通信时孕育发生噪声的问题

LAA、LTE-U的先容

首先先容进行多种无线通信的环境。

正如开首所述,作为5GHz频段的无线通信,Wi-Fi已广为人知,智妙手机中应用的LTE要领也确定应用5GHz频段。

外洋的部分区域和终端上已开始采纳,数据通信速率将进一步前进。

应用5GHz频段的LTE被称为LAA或LTE-U技巧,经由过程与已有LTE进行载波聚合,可实现大年夜容量通信。此时,设想会同时应用Wi-Fi,是以LTE、LAA及Wi-Fi等3种要领的电路处于事情状态。

此时,是否可以正常进行无线通信?

LAA通信案例

参数

进行多种通信时的接管灵敏度

这些图表示在Wi-Fi通信状态下进行LAA通信时的LAA接管灵敏度丈量结果。

发明在开启Wi-Fi通信后,接管灵敏度有所下降。

进行多种通信时的接管灵敏度

接管灵敏度较差时,假如基站或接入点发出的电波强度较小,不仅无法正常通信,还将导致数据速度变慢,从而可能应用户体验不佳。

这是由于Wi-Fi和LAA应用同一频率进行通信而发生的征象,5GHz频段的电波之间发生滋扰或无线电路事情时孕育发生的噪声也将孕育发生影响。

以往,同一频率的无线电路不会同时运行,是以不存在上述问题,但往后必要采取响应对策。

旌旗灯号接管灵敏度下降的缘故原由

经由过程系统仿真进行阐发,以查明接管灵敏度下降的缘故原由。系统仿真中各个模块的运行状态更抱负,可以得到无噪声情况下的通信特点。

LAA通信案例

阐发注解,与真实终端中接管灵敏度下降的环境不合,系统仿真未见变更,仅凭LAA与Wi-Fi同时通信的前提,不会导致接管灵敏度下降。

是以,狐疑各电路运行时孕育发生的噪声是要害所在,为此对真实终端内部的噪声进行了查询造访。

LTE、LAA、WiFi通信时的噪声

电源线传导噪声丈量结果

上图为LTE、LAA、Wi-Fi的电路模块简图。丈量按图中右侧前提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的电源线中也察看到了相同频谱。它与Wi-Fi通信旌旗灯号的带宽同等,可以判断Wi-Fi引起的噪声经由过程电源线进行传导,并进入各电路模块中。

即,噪声孕育发生及传导的路径如下。

【噪声孕育发生及传导的路径】

在各RF电路电源线中发明的噪声带宽为80MHz。

Wi-Fi旌旗灯号以80MHz的带宽,LTE、LAA以20MHz的带宽进行通信。

根据上述内容,噪声从Wi-Fi模块传导至电源线。

噪声进入各RF电路中,低落接管LNA的信噪比。

终极导致接管灵敏度下降。

应对步伐和改良效果

懂得噪声孕育发生和传导的路径后,插入噪声滤波器以抑制噪声的传导。插入位置在各类RF电路的电源输入单元。

滤波器插入位置

应对步伐

应用得当去除5GHz频段噪声的本公司BLF03VK系列产品。

Size 0.6x0.3

Z at 5GHz

BLF03VK600SNL:60Ω

BLF03VK221SNG:220Ω

BLF03VK600SNL

BLF03VK221SNG

改良效果

可以确认在抑制传导噪声的同时,改良了接管灵敏度。

在应用多种频率重叠无线要领的情况下,噪声可能从一条通信电路传导至另一条电路而孕育发生不良影响,是以为电源线设置设置设备摆设摆设降噪滤波器,可有效去除特定频段。

进行高速差动数据通信时孕育发生噪声的问题

进行HDMI通信时的问题

下面先容在家庭情况下进行HDMI通信时的问题。

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

下表是将STIckPC插入电视落后行HDMI通信时的WiFi接管灵敏度丈量结果。表中,灵敏度相差将近4dB,阐明HDMI电路事情时可能孕育发生了噪声,从而低落了接管灵敏度。

HDMI通信时的WiFi接管灵敏度

HDMI通信时代的征象查询造访

HDMI通信时代会发生什么?下面对其征象进行了查询造访。

上图为STIckPC基板外面的磁场散播图。由HDMI端子、无线电路和节制IC构成,并局限在15cm x 8cm的空间中,所有电路处于较为集中的状态。

是以,当设备内部孕育发生噪声时,将耦合到天线等RF电路中,从而对无线通信造成影响。

察看发明STIckPC的全部基板彷佛都散播有噪声,是以将电波接受片粘贴于基板整体,确认耦合到天线的噪声水平是否变更。

结果发明噪声水平低落10dB阁下,判断噪声从基板耦合到了天线。

有哪些有效步伐?

以上是将电波接受片粘贴于基板整体以确认改良效果,但假如斟酌HDMI事情时孕育发生噪声的环境,则噪声可能经由过程旌旗灯号线进行传导。

是以,考试测验在HDMI的旌旗灯号和时钟线上应用降噪滤波器。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旌旗灯号波形。

应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。

※    根据设备不合,可能呈现共模噪声因素占主导的环境,是以无意偶尔共模扼流圈也会有效。

选择滤波器

差模噪声占主导,是以应选择对旌旗灯号没有影响的滤波器,以作为静噪步伐。

为了在5GHz频段上实现降噪效果,村子田制作所将新开拓的BLF03VK系列进行了商品化。并从中选出具有必然特点的产品。

■ 5GHz频段用铁氧体磁珠

【特性】为了差别于传统铁氧体磁珠“阻抗从低频开始增添”的特点,对材料和内部布局进行了精心设计,使其在5GHz下实现阻抗增添。

Murata

Part Number

Impedance@5GHz

(ohm_typ)

Rated Current

(mA)

DC Resistance (max.) (ohm)

BLF03VK221SNG

220

800

0.155

BLF03VK600SNL

60

1200

0.065

在这里仅先容5GHz频段用滤波器,此外还供给适用于2.4GHz频段或700MHz频段的滤波器。

其他系列请参看此处 ⇒

噪声滤波器的应用效果

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因素低落了10dB阁下。

黄色添补部分表示WiFi(11ac)所应用的通道,可在36ch和124ch上确认噪声。

在孕育发生噪声的通道中,接管灵敏度显明下降,但应用新的噪声滤波器后,HDMI时钟引起的窄带噪声有所削减,接管灵敏度也获得改良。

确认旌旗灯号完备性

在HDMI的数据和时钟线上插入滤波器,确认旌旗灯号完备性。

HDMI1.4的旌旗灯号波形

HDMI1.4预同等性测试结果注解,即便应用滤波器也不会碰着眼图波罩,可以顺利经由过程测试。

这是由于BLF03VK系列在低频段维持较低阻抗的特点异常有效,是以为了包管旌旗灯号的完备性,往后必要仅增大年夜要降噪频段阻抗的滤波器。

※    但实际应用时的波形因IC或安装情况而不合,是以必要确认。

总结

以上先容了2个5GHz频段的静噪案例。

因为人们对5GHz还不敷懂得,是以感觉该频段不易引起噪声问题,但颠末查询造访,发明旌旗灯号系统和电源系统均有噪声问题。

纵然为实现稳定的高速通信而选择了5GHz频段,假如存在噪声问题,也无法得到最好的机能。

应用上述静噪元件,可以实现低噪声情况,确保稳定的通信质量。

本次应用的系列

BLF03VK是为有效去除5GHz噪声而设计的噪声滤波器。

Size 0.6x0.3

Z at 5GHz

BLF03VK600SNL:60Ω

BLF03VK221SNG:220Ω

BLF03VK600SNL

BLF03VK221SNG

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