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WiFi 和 5G 如果展开来说的话，区别还是挺多的。不过要说到本质区别的话，笔者觉得是两点： • 设计的目标不同（包含了性能指标和成本） • 协议设计的起始点不同，具体体现为如何兼容先前协议 我们知道无线网络协议，实际上都是人来制定的。其与一般的自然科学不同，网络协议并不是单纯的追求性能的卓越，而更多的是需要关注到成本，前后兼容性，法律法规以及商业的博弈（比如说技术专利）等等。 所以，我们关注不同协议的时候，都最好从其最初的出发点来分析，这样会比较好一些。 从大体上而言， Wi-Fi 和 5G 的技术特征有很大部分是近似的。说的不好听一些，实际上 Wi-Fi 在追着移动通信 (4G/5G) 的影子向前发展。比如说， Wi-Fi 6 中的 OFDMA 技术，在 4G LTE 的时候就被移动通信采用了。 但是从技术细节上而言， Wi-Fi 和 4G/5G 还是有很多的本质上的不同。 我们首先从设计目标上谈谈两者的区别： █ 设计目标不同 我们知道目前无线网络传输中包含了很多的协议，比如说 Wi-Fi ， 4G/5G ， Bluetooth ， Lora 等等，不同的协议其实本身设计初衷就不同。 按照上图所示的划分，根据覆盖距离的不同，无线网络可以分成近场网络（ Proximity ），个域网 （ WPAN ），局域网（ WLAN ）以及广域网（ WWAN ）。 其中近场（ Proximity ）大概是 10 米左右的范围，包括了 NFC ， RFID 之类的协议。 个域网（ WPAN ）为 100 米左右的场景，主要为 Bluetooth 之类的协议，初始是用于一些携带设备的连接。 无线局域网（ WLAN ）主要就是 Wi-Fi 了，那么目标是在于 1000 米以内的通信，实际距离还要比这个小，一般也就 200 米以内。 然后就是无线广域网（ WWAN ），覆盖距离要求比较高，要是公里级别的覆盖面。而且不同协议的设计初衷不同，其面对的成本要求也就不一样。 故在网络协议设计的初始的时候，具有不同的设计目标，导致其采用的技术手段不一样。 不过，随着协议的不断发展，从设计目标而言，其差异就越来越小，而且很多协议会针对多个方向并行发展。 如上图所示（参考： IHS Markit - Connectivity Technology Competition Drivers and Influencers.pdf ），我们在协议初始的时候，还算是泾渭分明的。 但是，到了近几年，不同的网络协议交叉越来越平凡。比如说，基于 LTE 核心网的 NB-IOT 技术从 M2M/IOT Cellular 跨度到 LPWA 里面， Bluetooth 的最新版本也变成的 mesh 版本，从而其覆盖面积也增加了很多，不仅仅是原来的个域网的差别。 5G 协议的目标，可以分成三个场景： eMBB 、 URLLC 、 mMTC 。 图参考华为《 5G Network Architecture ： A High-Level Perspective 》 • eMBB （ Enhanced Mobile Broadband ）：这一类比较贴近于终端用户侧，也就是大部分人能够感受到的。在 5G 时代，用户的理论峰值速率最高能够到 10Gbps ，一般情况下，用户实际使用速率在 1Gbps 左右。 • mMTC （ Massive Machine Type Communications ）：此类是 IoT 场景，我们说 IoT 场景的主要对象是传感器，而这些传感器一般都是周期性的反馈信息的，而且周期一般可以比较长，但是传感器的基数是很大的。 • uRLLC （ Ultra-realiable and Low-lantency Communications ）：这一类主要是对延迟非常敏感的业务，这里的对延迟敏感是相比传统的语音业务还要敏感，比如说无人车控制，无人机控制等，若出现大于 1ms 以上的延迟，导致控制信号没有传递到位，可能就会出现撞车之类的故障，所以这也是 5G 非常关键的场景之一。 Wi-Fi 6 协议的需求，还是主要关注到无线传输方面，而且更多的是技术类的需求。比如说， Wi-Fi 6( 即 802.11ax) 最核心的关注，是密集模式下的吞吐量提升至少 4 倍，而且能耗上相比传统的 802.11 要好很多。 从需求上而言， 5G 的需求要比 Wi-Fi 协议的需求多很多。 通过本节我们可以认知到，每一个无线协议初始时根据其不同的应用场景，进行了泾渭分明的设计。但是不同协议在往后发展中，相似点会越来越多。其设计出发点还是根据市场主流需求而言的，但是每个协议必然还会存在差异，这点是由协议的发展导致的兼容性问题所带来。 █ 设计的起点不同 ( 即如何兼容先前协议 ) 我们前面讨论 5G 和 Wi-Fi 协议的设计需求，而且也说明了协议是不断演进的。但是不同协议间还是存在很多差异，其中最主要的就是兼容机制的设计。 5G 协议族的兼容主要在终端和基站的关联层面。在无线接入过程中，由于 5G 有独立频段，所以无线接入层面可以避免不同协议版本间的冲突。 5G 采用自上而下的总体架构。所谓自上而下，主要是说其是一个系统级别的设计，首先分析设计目标，然后分模块实现功能，最后构造出一个完整的系统。 移动通信协议能够采用自上而下的总体架构，主要是源自于其频带划分，每一代移动通信协议实际上都有其授权的频段。通过这样的方法，可以有效减少协议不同协议族间的交互问题，比如说 2G ， 3G ， 4G 间的交互问题。在无线侧，也就是无线资源这一个平面， 2G 设备不需要跟 3G 和 4G 设备竞争。 所以，在移动通信协议中，讨论兼容性主要是骨干侧部分。 5G 的兼容有两部分组成，一部分就是终端芯片，同时可以支持 3G/4G/5G ，这个芯片支持实际上是通过多个基带执行的，这个多基带技术直到现在在 Wi-Fi 中才被引入，即 RSDB 技术。另外一方面，其兼容可以体现在其 NSA 和 SA 的接入模式上，如下图所示 : 参考 NI 的《 3GPP Release 15 概况》 Wi-Fi 的兼容机制主要体现在无线接入过程。 802.11 采用自下而上的总体结构。在持续演进的协议版本中，每一个新的版本在无线侧都需要考虑到对之前版本的兼容性。 比如 802.11g ， 802.11n ， 802.11ac 以及 802.11ax 的相关设计中，最主要的原因是 802.11 协议都是工作在相同的频段下。我们通常所用的 Wi-Fi 所包含为 802.11a/b/g/n/ac 协议（单个无线路由器），其中 802.11b/g/n 工作在 2.4GHz 频段上， 802.11a/n/ac 工作在 5GHz 频段上。 由于协议工作在相同频段上，每一次新版本的协议，就必然要考虑如何设计兼容之前版本，从而引入一些新的技术对之前的协议做改进。 那么 Wi-Fi 6 是怎么做到兼容的呢？ 我们一般知道， 802.11 采用的是 CSMA/CA 的竞争机制，不过如果再往下考究，其实最底层的是类似于 BTMA （ busy tone ）的接入机制，其中 busy tone 对应到 802.11 中，就是 NAV 机制。 NAV 的基本思路是发送一个预约帧来预约之后的一段信道时间，此时间内，信道是被占据的，所有的节点都被置为虚拟载波监听的状态。 我们用上图解释 NAV 机制，节点 STA2 首先竞争胜利，此时其传输的是 RTS 帧。节点 STA 1 接收到 CTS 之后，该 CTS 不是我所请求所获得的，从而 STA 1 会将 CTS 数据帧的 duration 给提出，并设置在自己本地的 NAV （ Network Allocation Vector ）上。若 NAV 没有倒数到 0 ，那么其会主动悬挂其随机回退计数值，在 NAV 没有倒数到 0 之前，其随机回退计数值不再继续倒数。当 STA 2 接收到 CTS 后，其发现该其是之前发送 RTS 的反馈。故节点已知信道空闲，在等待 SIFS 后， STA 2 发送数据。当数据传输完成之后， AP 向 STA 2 反馈 ACK ，从而最终完成一次传输。 当节点被置为 NAV 之后，那么其后一段时间都是被保护的。这一个机制除了能被用在我们举的 RTS/CTS 例子，也可以被应用在兼容模式中，包含了 802.11b/g 的兼容机制， PCF 和 DCF 的兼容， Phased coexistence operation (PCO) 之类的技术都是，还有就是最典型的 TXOP 机制。 我们用这个图简化说明下。我们可以看到，整个信道被分成两块，一块是 contention period ，一块是 TXOP 。这两块就是通过 NAV 机制进行分割的，节点通过发送特定的帧（比如 Qos Null ， QosData 或者 WiFi 6 的 TF 帧）来开启一个 TXOP 时间，那么在这个 TXOP 时间内，可以运行不同的机制，比如说 802.11ax 中引入的 OFDMA 接入机制，如下图。 所以， 802.11 协议设计之初，就设计了不同工作模式间，控制的机制，保证协议在升级或者更新的时候可以持续运行。 但是这一点却也导致， 802.11 协议始终要带着以前的很多机制，比如说关于 QoS 部分，相比 802.11 协议和 5G 协议，其 QoS 的性能也就差很多。 █ 技术上的区别 那么下一个部分，我们再谈谈 Wi-Fi 和 5G 上技术的差异 ( 目前先挑几个典型来讨论 ) ： 1. “帧结构”，最主要是无线信令和信元部分。（ MAC 和 PHY 层） 我们说信令主要是控制部分，信元主要是数据部分。 Remark ： 4G/5G 中也有帧和子帧的概念，不过和 802.11 里面的概念不一样，所以打引号强调下。 首先谈谈 Wi-Fi 的部分， Wi-Fi 是采用帧结构的，所以信令和信元是连在一起的。我们可以认为信令主要是部分物理层头部和 MAC 层头部，信元主要是上层的 Payload 。一个无线帧是由以下几个部分组成，包含了物理层头部（ PLCP Preamble ）， MAC 层头部以及上层的 Payload 。如下图所示： 在 MAC header 的 FC 位里面，存在一个 type 字段，这个 type 字段指明了这个帧具体是什么类型，而且由于包含了地址之类，所以接收方当接收到完整数据帧之后，根据其头部做解析，然后考虑这个帧下一步如何处理。 比如说，如果是管理帧（比如 beacon ），那么就是提取 element 的信息，然后做下时钟同步之类的。如果是数据帧，那么就要解析出来以后往上层丢。 我们这里之所以要强调 type 字段，主要是关于服务访问点 （ SAP) 这个的实现方法，其中一种实现方式就是通过 type 字段。 这一点设计也保证了 802.11 协议具有分布式特性，而且也是 best-effort 追求的一种简洁的特性，主要我竞争到信道，我就可以发送，不需要之前的一些协商工作。 那么关于 5G 部分， 5G 还是采用了通信网的架构，那么通信网中在无线这一侧并不是采用之前提到的这种“帧”结构，其控制层面是通过不同的信道来区分的，那么对应而言，其服务访问点（ SAP) 的实现方式就是通过这种信道映射来实现的。其中有的信道是用来做控制，有的信道是用来做数据 如上图所示，其中上层（包含 MAC 和 Transport ）中的部分信道，实际上对应到的是逻辑信道，代表了具体的控制信息或者数据，然后物理信道部分则代表了特性的时频资源，比如说下图，其不同的颜色即代表对应的不同的信道，不同的信道功能都不一样，所实际在使用时，其不是通过 type 字段来判断功能的，而是通过对应的时频位置。 节点通过在特定的时频资源上，采用不同的解调方式进行解调，获取信息，从而达到解调的目的。 2. 物理层的信道估计和同步机制，即 pilot 设计的不同（ PHY 层） pilot 的一个意思是飞行员，但是在无线通信中，我们一般认为其为导频，是一个向导，通常被用来做信道估计和同步。 Wi-Fi 的 pliot 其实分两个部分，部分 1 为 LTF ，这个是物理层头部的最后一个部分，采用 2 个 OFDM 内的全部子载波，用来做精确的频率同步和 symbol 同步，同时也测定了所有子载波的信道系数，用于做均衡。然后部分 2 为 PSDU ，也就是物理层对应数据部分，其每间隔一段取了一个子载波作为 pilot ，主要用于修正星座图，比如采用 CPE 之类的参数，然后一次性对星座图进行旋转然后修正。 4G/5G 中的同步信号和 Wi-Fi 同步信号选取的不同，比如说下图是一个 4G 的同步信号。 5G 除了以上的同步信号以外，还有其他不同的同步信号，比如测定 CSI 的 CSI-RS 信号，从结构上而言，已经和 Wi-Fi 很近似了。 在 5G NR 中还有一种 preamble based 的结构，这种结构已经更加和 Wi-Fi 类似了。 那么我们谈谈为什么要有不同的 pliot 结构，主要要考虑到无线的传输工作环境了。 由于 Wi-Fi 的子载波比较宽，所以能够以带宽直接抵抗多普勒效应，而不用做太多补偿。但比如 4G/5G, 其预设场景容易出现多普勒效应，而且其子载波比较小（ 5G 中有多种子载波带宽大小），因此需要用特殊的导频图案持续追踪做修正。 3. 无线侧的随机接入过程不同（ PHY 层） 5G NR 的随机接入机制和 4G 差不多，不过总体流程上多了一个 SS Block ，也就是波束选择的过程。 不过我们这里主要讨论的随机接入过程， 5G 接入实际上还是基于码的一种随机接入方式。 参考 http://ctw2018.ieee-ctw.org/files/2018/05/5G-NR-CTW-final.pdf 整个过程是典型的 4 个 msg 。然后每一个终端都有一个预设的码本，里面有很多设计好的序列。通常 msg1 是节点告知基站，我需要传输，然后 msg2 反馈节点，得知该信息，并通知节点在特定的位置告知其待传输信息的多少（实际上就在做 RRC 协商），然后节点在特定位置上反馈 msg3 。 此时 msg3 是有可能发生冲突的，如果两个及两个以上节点在同一个时频位置上反馈 msg3 ，那么就是冲突，如果没有冲突的话，那么基站反馈 msg4 ，从而此次竞争完成。 这里的 msg3 和 msg4 的协商过程中，已经协商好了节点传输所需要的时频资源，实际上完成了 OFDMA 传输所需要的竞争。 Wi-Fi 的 OFDMA 接入是采用 CSMA/CA+NAV+UORA 的竞争机制来完成 OFDMA 传输的： 首先谈谈 CSMA/CA ，如下图所示（内容是之前写的文章里面的，直接搬运了）， • 当 STA 1 与 STA 2 相继存在数据，需要在竞争信道进行发送时，其首先需要 " 等待 " DIFS 时间，若 DIFS 时间内，信道保持空闲状态，那么就可以进行 backoff 过程。 • 若 STA 1 与 STA 2 进入 backoff 过程时，其首先需要从竞争窗口（ Contention window ）选择一个随机数，在 802.11 协议中，默认的初始竞争窗口为 31 ，即随机回退计数值的范围即是 。在上图中， STA 1 则是选择了 8 ，而 STA 2 选择了 2 。 • 在 backoff 过程中，每经过一个 slot time ，节点会 " 监听 " 一次信道，若信道空闲，则相应的随机回退计数器的值减 1 。如上图中，经过 3 个 slot time 后， STA 1 的随机倒数计数器从 8 递减至 5 ，而 STA 2 相应从 2 递减至 0 。 • 当节点的随机倒数计数器倒数至 0 时，节点竞争获得信道，从而可以发送数据。如上图， STA 2 获得信道后，发送 PACKET A 给 AP 。在 AP 接收到数据后，会采用 CRC 机制对数据进行校验，若校验通过， AP 会在 SIFS 后，反馈 ACK 确认帧。 • 当 STA 2 成功发送完数据， " 等待 " 了 SIFS 的时间之后， AP 会向节点反馈 ACK 确认帧。当 STA 2 成功接收到 ACK 帧之后，这一次传输完成。 • 当这一次传输完成后，节点需要再次 " 等待 " DIFS 的时间后，重新开始 backoff 过程。若节点刚刚发送完数据，那么在 backoff 过程开始时，需要重新从竞争窗口中选择一个随机数进行倒数。若节点没有发送数据，那么直接从上一次的倒数结果继续倒数。如上图中， STA 1 没有竞争到信道，那么在 Wi-Fi 6 当中，基于 CSMA/CA 的机制， AP 首先发送一个 TF 帧（也就是代替上图中传输的 data 过程），开启了一个 TXOP 时间（从而开启一次 UORA 竞争），并且 TF 帧中会说明了哪些资源是可以被竞争的。 在 UORA 中，会使用一种频域的 back-off 技术 （即 OFDMA back-off ， OBO ）。在 OBO 中，一开始终端会选择一个随机数，然后 AP 会发送一个竞争类型的触发帧，其中还包含了本轮可用的 RU 数量。终端会将自己的随机数减去本轮的 RU 数量，直到减为 0 。如果终端利用随机数相减之后，本轮值为 0 的话，那么相当于竞争成功，终端将会随机选择一个 RU 进行占据。如果本轮相减后，没有为 0 ，那么相当于本轮竞争失败，那么会保持这个数值，下一轮进行继续相减。 Remark: UORA 的细节部分可以参考： 802.11ax 前瞻 17 ： UORA 上行随机接入机制（ UL-OFDMARandom Access ），我就不贴过来了。 同样的，最后我们还是要补充下，在 5G 中也存在 LBT 机制的传输了，这点也会近似于 Wi-Fi ，所以两者的设计还是慢慢接近的。 █ 结语 以上我们讨论了一些关于 5G 和 Wi-Fi 区别比较大的地方，其中主要还是通信网络和 Wi-Fi 网络存在的区别。但是我们发现，在很多方面，两者已经逐渐近似了。 从大体上而言， Wi-Fi 的技术是在向 5G 靠齐，或者说一直都是跟着移动通信技术来进化，比如 OFDMA 。 但是技术细节上，两个协议还是有差异，比如说 Wi-Fi 的 OFDMA 有 256 个子载波（ 20MHz 信道），相同带宽情况下， 4G/5G 的子载波数更多。 这样的技术差异，最终会体现在价格因素上。所以即使大部分主体技术会趋近，但是每一项技术在具体实现的时候，根据不同协议的不同需求，还是会存在差别。 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。

全世界几乎所有政府都在尝试控制他们国家生产的电子产品产生的有害电磁干扰(EMI)(见图1)。为了向用户提供一定的保护和安全等级，政府都会制订涉及电子产品设计的非常特殊的一些规则和规定。 当然这是好事。但这也意味着为了尽量减少他们的EMI特征并通过官方的EMI认证测试，许多公司必须在产品设计和测试方面花费大量的人力物力。坏消息是，即使采用了好的设计原理、选择了高质量的元件并且仔细地表征了产品，当进行一致性测试时，如果测试并不是所有阶段都进展顺利，那么EMI故障仍有可能影响到产品的发布日程。 通常公司为了避免这样的情景出现，会在设计和原型建立阶段做一些“预先的一致性”测量。更好的做法是在产品发出去做一致性测试之前就能够确定和修复潜在的EMI问题。 当然，大多数公司的实验室并不具备做绝对EMI测量所需的测试室条件。好消息是，无需复制测试室条件就确定和解决EMI问题是完全可行的。本文讨论的一些技术可以帮助你减少一个产品在测试室进行最终完整的EMC一致性评估时失败的风险。本文还举了一个确定信号特征和一致性以便找出EMI发射源的例子。 图1：信号中不断变化的电压和电流会产生电磁场。 理解EMI报告 在讨论排查技术之前，介绍一下EMI测试报告是很有必要的。乍一看，EMI报告似乎直接提供了有关特定频率点故障的信息，因此事情看起来很简单，就是使用报告中的数据确定设计中的哪个元件包含问题源频率，并特别加以注意，以便通过下一轮测试。然而，虽然许多测试条件在报告中是明确表示的，但一些需要考虑的重要事情可能并不那么明显。在审查设计并试图判断问题源时，理解测试室如何生成这种报告是很有帮助的。 请看图2所示的EMI测试报告，这份报告显示大约90MHz处有个故障。 图2：这份EMI测试报告显示大约90MHz处有个故障。 图3是对应的列表数据报告，其中详细列出了测试频率、测量得到的幅度、校准后的校正因子以及调整后的场强。然后将调整后的场强与下一栏中的指标进行比较，确定余量或超额量，显示在最右栏。 在图3所示的余量栏中，你可以看到有一个峰值超出了这个规范标准在88.7291MHz处规定的极限，与规范相差-2.3。 图3：这个列表数据对应的是图2，它显示故障点位于88.7291MHz处，但有许多因素令人怀疑这是否是实际的频率。 你完工了，是吗？不，没这么快。不要让所有这些数字让你相信这是问题EMI源的精确频率。事实上，测试报告中给出的频率很有可能不是实际的源频率。国际无线电干扰特别委员会(CISPR)指出，在执行辐射发射测试时，依据具体的频率范围必须使用不同的测试方法。每种范围要求特定分辨率带宽的滤波器和检测器类型，如表1所示。滤波器带宽决定了解析实际感兴趣频率的能力；这意味着频率范围在排查问题源好多方面会有变化。 表1：CISPR测试要求根据不同频率范围而有所变化，并影响频率分辨率。 这里需要着重指出的是，对某些频率范围，CISPR测试要求提倡使用准峰值(QP)这种检测器类型，这将掩盖实际频率。通常EMI部门或外部实验室一开始是使用简单的峰值检测器执行扫描来发现问题区域的。但当所发现的信号超过或接近规定极限时，他们也执行准峰值测量。准峰值是EMI测量标准定义的一种方法，用来检测信号包络的加权峰值。它根据信号的持续时间和重复率对信号进行加权，以便对从广播角度看解释为“骚扰”的信号施加更多的权重。与不频发的脉冲相比，发生频率更高的信号将导致更高的准峰值测量结果。换句话说，问题信号发生的越频繁，问题信号的绝对幅度就越可能被准峰值测量所屏蔽。 好消息是，峰值和准峰值扫描对预先一致性测试来说仍然是有用的。图4给出了一个峰值和准峰值检测的例子。图中显示了峰值检测和准峰值检测中都能看到的脉宽为8μs、重复率为10ms的信号。结果准峰值的检测结果比峰值低了10.1dB。 图4：峰值检测和准峰值检测的比较。 需要记住的一个好规则是，准峰值检测值总是小于或等于峰值检测值，永远不会大于峰值检测值。因此你可以使用峰值检测来开展你的EMI排查和诊断。你不需要达到与EMI部门或实验室扫描同等程度的精度，因为测量都是相对值。如果你的实验室报告中的准峰值检测值表明，设计超过了3dB，峰值检测值超过了6dB，那么你就知道你需要的修复工作是将信号减小3dB或更多。 测试室为出EMI报告而开展的扫描通常是在特殊条件下进行的，你的公司实验室也许无法复制这些条件。举例来说，待测设备(DUT)可能放在一个转盘上，以便于从多个角度收集信号。这种方位角信息是很有用的，因为它能指示问题发生的DUT区域。或者EMI测试室可能在校准过的射频房内开展他们的测量，并报告作为强场的测量结果。 幸运的是，你并不需要完全复制测试室的条件才能排查EMI测试故障。与在高度受控的EMI测试线上执行的绝对测量不同，可以使用测试报告中的信息、深入理解用于产生报告的测量技术以及对待测设备周边的相对观察以隔离问题源并估计纠正有效性来开展问题的排查工作。 【分页导航】 第1页： 理解EMI报告 第2页： 从哪里开始发现EMI辐射？ 第3页： 用近场探测开展相对测量 第4页： 跟踪EMI辐射源 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载。 从哪里开始发现EMI辐射？ 现在是把我们的目光专注到有害的EMI源上面的时候了。当我们从EMI的角度看任何一款产品时，整个设计可以被看作是能量源和天线的一个集合。EMI问题的常见(但绝不是唯一)源包括： 电源滤波器 地阻抗 没有足够的信号返回 LCD辐射 元件寄生参数 电缆屏蔽不良 开关电源(DC/DC转换器) 内部耦合问题 金属外壳中的静电放电 不连续的返回路径 为了确定一块特定电路板上的能量源以及位于特定EMI问题中心的天线，你需要检查被观察信号的周期。信号的射频频率是多少？是脉冲式的还是连续的？这些信号特征可以使用基本的频谱分析仪进行监视。 你还需要查看巧合性。待测设备(DUT)上的哪个信号与EMI事件是同时发生的？一般常见的做法是用示波器探测DUT上的电气信号。检查EMI问题与电气事件的巧合性无疑是EMI排查中最耗时间的工作。过去，将来自频谱分析仪和示波器的信息以同步方式关联在一起一直是很难做的一件事。 然而，混合域示波器(MDO)的推出使情况有了改观，它能提供同步的而且与时间相关联的观察和测量功能。如图5所示的这种仪器能够相当容易地让我们观察哪个信号与哪个EMI事件同时发生，从而可以简化EMI排查过程。 图5：混合域示波器(MDO)将频谱分析仪、示波器和逻辑分析仪组合在一台仪表内，可以从全部三台仪器中产生同步的而且与时间关联的测量结果。图中显示的是泰克公司的MDO4000B。 MDO将混合信号示波器的功能和频谱分析仪的功能整合在一起。借助这种组合，你能够自动显示模拟信号特征、数字时序、总线事务以及射频并在这些信息基础上实现触发。一些MDO还能捕获或观察频谱和时域轨迹，包括射频幅度对时间、射频相位对时间以及射频频率对时间的关系曲线。射频幅度与时间轨迹如图6所示。 图6：这张图显示了MDO提供的时间关联观察功能，图中显示了射频幅度与时间的关系轨迹。 【分页导航】 第1页： 理解EMI报告 第2页： 从哪里开始发现EMI辐射？ 第3页： 用近场探测开展相对测量 第4页： 跟踪EMI辐射源 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载。 用近场探测开展相对测量 虽然一致性测试过程设计用于产生绝对的校准过的测量，但排查工作很大程度上可以使用从待测设备发生的电磁场的相对测量方法。更有甚者，你可以使用MDO的频谱分析仪功能和射频通道探测近场中的波阻行为，从而找出能量源来。与此同时，你可以用示波器某个模拟通道上的无源探针探测信号，以便发现与射频关联的信号。 不过首先你得了解一些有关待探测的电磁场区的一些背景知识。图7显示了处于近场和远场中的波阻行为以及两者之间的过渡区。从图中可以看到，在近场区中，场的范围可以从占主导地位的磁场到占主导地位的电场。在近场中，非辐射行为是主导的，因此波阻取决于源的性质和距源的距离。而在远场中，阻抗是固定不变的，测量不仅取决于在近场中可观察到的活动，而且取决于天线增益和测试条件等其它因素。 图7：这张图显示了近场和远场中的波阻行为以及两者之间的过渡区。近场测量可用于EMI排查。 近场测量是可用于EMI排查的一种测量，因为它不要求测试站点提供专门的条件就能让你查出能量源。然而，一致性测试是在远场中进行的，而不是近场。你通常不会使用远场，因为有太多的变量让它变得复杂起来：远场信号的强度不仅取决于源的强度，而且取决于辐射机制以及可能采取的屏蔽或滤波措施。根据经验需要记住，如果你能观察远场中的信号，那么应该能看到近场中的相同信号。(然而，能观察到近场中的信号而看不到远场中的相同信号是很可能的) 近场探针实际上就是设计用于拾取磁场(H场)或电场(E场)变化的天线。一般来说，近场探针没有校准数据，因此它们适合用于相对测量。如果你对用于测量H场和E场变化的探针不熟悉，那么最好了解一些近场探针设计和最佳使用方法： H场(磁场)探针具有独特的环路设计，如图8所示。重要的是，H场探针的方向是有利于环路平面与待测导体保持一致的，这样布置的环路可以使磁通量线直接穿过环路。 图8：将H场探针与电流流向保持一致可以使磁场线直接穿过环路。 环路大小决定了灵敏度以及测量面积，因此在使用这类探针隔离能量源时必须十分小心。近场探针套件通常包含许多不同的环路大小，以便你使用逐渐减小的环路尺寸来缩小测量面积。 H场探针在识别具有相对大电流的源时非常有用，比如： 低阻抗节点和电路 传输线 电源 端接导线和电缆 E场(电场)探针用作小型单极天线，并响应电场或电压的变化。在使用这类探针时，重要的是你要保持探针垂直于测量平面，如图9所示。 图9：将E场探针垂直于导体放置以便观察电场。 在实际应用中，E场探针最适合查找非常小的区域，并识别具有相对高电压的源以及没有端接的源，比如： 高阻抗节点和电路 未端接的PCB走线 电缆 在低频段，系统中的电路节点阻抗可能变化很大；此时要求一定的电路或实验知识，以确定H场或E场能否提供最高的灵敏度。在较高频段，这些区别可能非常显著。在所有情况下，开展重复性的相对测量很重要，这样你就能肯定因为实现的任何变化引起的近场辐射结果能被精确再现。最重要的是，每次试验改变时近场探针的布局和方面要保持一致。 【分页导航】 第1页： 理解EMI报告 第2页： 从哪里开始发现EMI辐射？ 第3页： 用近场探测开展相对测量 第4页： 跟踪EMI辐射源 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载。 跟踪EMI辐射源 在这个例子中，小型微控制器的EMI扫描指示有一个超限故障似乎来自于中心频率约为144MHz的宽带信号。借助MDO的频谱分析仪功能，第一步是将H场探针连接到射频输入端，用相对的近场测量定位能量源。 如上所述，重要的一点是H场探针的方向要让环路平面与待测导体保持一致。在PCB周围移动H场探针，你就可以定位能量源。通过选择逐渐缩小孔径的探针，你可以将搜索定位在一个较小的区域内。 一旦定位到明显的能量源，如图10所示的射频幅度与时间轨迹就能显示这个范围内所有信号的完整的功率与时间关系。利用这个轨迹线可以清楚地看到显示屏中有一个大的脉冲。移动频谱时间使其通过记录长度，很明显可以看到EMI事件(中心位于140MHz左右的宽带信号)直接对应于这个大脉冲。为了使测量稳定下来，打开射频功率触发器，然后增加记录长度以判断这个射频脉冲发生的频度。为了测量脉冲重复周期，打开测量标记并直接判断周期。 图10：MDO的射频幅度与时间轨迹(上图)显示在140MHz处有一个显著的脉冲。频谱图形(下图)显示了这个脉冲的频率内容。 明确断定EMI源的下一步是利用MDO的示波器功能。保持相同的设置，打开示波器的模拟通道1，浏览PCB以寻找与EMI事件同时发生的信号源。 在利用示波器探针浏览信号一段时间后，就可以发现图11所示的信号：在这个案例中是一个电源滤波器。从显示屏上可以清晰地看到，连接示波器通道1的信号与EMI事件直接相关。现在就可以制订EMI修复计划了，以便在开展认证测试之前解决这个问题。 图11：使用示波器模拟通道上的无源探针找出与射频关联的信号。 本文小结 不能通过EMI一致性测试可能将产品开发计划置于风险之中。然而，预先一致性测试可以帮助你在到达这个阶段之前排除EMI问题。与高度受控的EMI测试线中的绝对测量不同，你可以使用EMI测试报告中的信息开展相对测量，并用它来隔离问题源，并估计修复效果。 高效的EMI排查一般是利用近场探测方法寻找相对高的电磁场，判断它们的特征，然后使用混合域示波器将场活动与电路活动关联在一起来判断EMI源。本文概述的排查技术可以有效地帮助你隔离有害的能量源，以便于你在将设计提交给EMI认证之前修复这个问题。 【分页导航】 第1页： 理解EMI报告 第2页： 从哪里开始发现EMI辐射？ 第3页： 用近场探测开展相对测量 第4页： 跟踪EMI辐射源 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载。 啲

　　近来 iPhone 4 天线门，闹得沸沸扬扬，谈论有很多，却很少有人关注天线近场这个概念？什么是天线的近场？ 　　举一 GPS 天线实例： 　　　 　　了解了吧？ iPhone4 近场问题不解决，那么 iPhone4 天线门就很难解决。。。