原创 屏蔽在射频系统中的重要性

射频方法与案例   http://www.rfcc.bokee.com/

这几天在忙一个手机项目的射频性能验证工作。手机主板的RF性能都比较好，不管是TX还是RX都算比较好。

以下是其主要的传导性能指标：

GSM TX Max Output power：+33.6dBm (at max PA ADC GAIN)                   

GSM TX  Output  power at PCL5：33.2dBm

DCS TX Max Output power：+31.5dBm (at max PA ADC GAIN)

DCS TX  Output  power at PCL0：29.2dBm

开关频谱和调制谱均有8dB以上的余量；

通过频谱分析仪测试其传导EMC 杂散，GSM、DCS二次三次及高次谐波的均小于-40dBm，也就是有10dB以上的余量。但在暗室测试试其辐射杂散时，发现GSM 二次（1.8GHz)和三次谐波(2.7GHz)最差可以达到-20dBm，也就是超标10dB；DCS二次谐波(3.6GHz)最差也在-24dBm，三次谐波（5.5GHz)指标也临界在-30dBm左右。

开始感到很郁闷，按道理来说，如果传导杂散指标很好，EMC辐射杂散超标的话，那么主要原因应该在天线及其周边电路。这是第一个想法。首先通过网络分析仪检查天线的性能（天线是外发设计的），发现在2.5GHz左右有一个谐振点比900，1800MHz频段谐振特性还好。和供应商沟通确认后，通过网分进行匹配，将这个谐振点的特性减小了。将匹配后的天线送暗室测试，900，1800MHz频段的带宽相反还有展宽，特性也变好了，TRP（总辐射功率）也改善了，TIS（总的全向接收灵敏度）也有小小改善。（插入一句，这次也到MTK深圳的OFFICE去做了相关的耦合测试，并遇到了浏览过我博客的深圳某公司的徐工，他也是一位非常有经验的工程师呵）。但是整机送暗室测试后，发现EMC杂散指标没有丝毫改善。

问题出在哪里呢？

由于天线是monopole天线，受外界影响很大，开始考虑干扰问题。由于天线周边环境较差，有喇叭和一个TVS管，下面还有一个独立的KEY板（虽然没有铺铜，但不排附近走线的影响），所以很难一下看出是什么东西干扰到了天线。

由于前段时间公司接连安排参加了几次EMC和可靠性的培训，了解到了一个用环天线寻找干扰源的方法。我在“猪尾巴”上焊了大约6CM左右的一段锡线，将其圆成1 .5CM左右直径的一个圆环（不好意思，手机空间太小，只能做这么大的天线，如果是其它射频板我就弄个更大的环了）。将这个“猪尾巴环天线”与频谱分析仪的射频电缆连接，设置频谱仪的SPAN为1.5GHz~4GHz(我们的频谱仪只能到4GHz），并将频谱仪设置为寻找并保持最大轨迹点，将手机与CMU200相连并呼叫，连接后设置手机的输出功率为最大（GSM为PCL5）。将“猪尾巴环天线”放在手机主板上探寻。首先找RF部分，它离天线最近。结果，天线一接近RF测试口边上就有好几个干扰频点，就如上面提到的测试到的谐波点，再将天线放到PA附近的屏蔽盖上，干扰更强了；仔细查看，发现原来同事先前为了整改方便就PA附近的屏蔽框去掉了，只留下了屏蔽盖，虽然表面上看，屏蔽盖完全覆盖在了RF部分上，其实在屏蔽盖和PCB板之间有一段10mm以上的细缝，虽然细缝很小，但由于腔体效应发射出来的GSM和DCS信号很容易倍频到高次谐波上形成强干扰。

至此，终于找到了干扰源，解决了EMC杂散的问题，突出了屏蔽在射频系统中的重要地位，也意外的发现天线在3/4波长时的谐振点有可能比1/4波长时的谐振点有更好的谐振特性，以后做天线设计时需要考虑到更长波长的频段。