标签: 无线射频

一、应用环境与客户需求 USB-C的问世不仅显著提升了USB装置的普及率和功能性，也连带对装置设计提高了要求。除了传统的即插即用特性和透过Windows OS提供的通用驱动程序外，USB-C还支持15W的供电与USB Power Delivery(USB PD)技术，进一步扩展了USB装置的应用范围，但这些增强的功能也引入了一些设计挑战，尤其在射频干扰(RFI)的管理方面。 USB-C的应用环境和需求 1.扩展功能和普及 USB-C的普及，主因能够提供更高的供电能力和数据传输速度。15W的供电能力使得更多设备能够藉由USB-C进行充电或供电，而USB PD技术则允许设备之间进行双向的供电和电量协商，进一步增强它的灵活性和通用性。此外，USB-C的多功能接口支援影片输出、音频传输等多种功能，从而应用在更多设备中。 2.设计上的挑战 具备更多功能和更高的性能，也使USB-C增加了设计的复杂性，特别是在与其他无线射频装置共同工作时，USB-C装置需要有效管理射频干扰，包括对USB装置本身的干扰以及与其他射频装置(如 Wi-Fi 和蓝牙设备)之间的干扰进行管理。 二、问题与难处 在USB-C问世之前，针对USB速度对无线射频装置的干扰问题并未受到足够重视，然而随着USB速度提升，尤其在5Gbps和10Gbps的运行模式下，这一问题变得更为明显。这种干扰主要表现在2.4 GHz和5 GHz的无线射频装置上，可能会导致USB装置性能下降，甚至瞬间断线。同时，无线射频装置也会受到干扰，造成性能下降、讯号范围缩小以及连接不稳定。 【问题描述】 百佳泰经手过一典型的实际案例，客户产品为一款配备USB-C接口、Wi-Fi和蓝牙功能的笔记本电脑，该型号支援的USB速度包括5Gbps和10Gbps，但当Wi-Fi和蓝牙功能启用时，笔记本电脑的USB-C接口性能显著下降，仅达到略高于USB 2.0(480Mbps)的传输速度，同时Wi-Fi和蓝牙的连接也变得不稳定，常出现延迟或瞬间断线，主要面对的问题跟挑战如下： 性能下降： 在Wi-Fi和蓝牙启用的情况下，USB-C接口的实际传输速度大幅下降，从5Gbps或10Gbps降至接近USB 2.0的速度。不仅影响数据传输效率，也限制了高带宽应用的性能。 无线连接不稳定： Wi-Fi和蓝牙连接的不稳定性是另一个严重问题。当USB-C接口进行高速数据传输时，无线连接经常出现延迟或瞬间断线，对用户体验造成极大的困扰。 设计和兼容性问题： 对于设计师和工程师来说，在设计和实施USB-C接口时，如何有效地管理和减少射频干扰是个巨大的挑战。尤其是在集成多种功能(如USB、Wi-Fi和蓝牙)的复杂系统中，要确保兼容性和稳定性变得更加困难。 应对策略和成本： 针对上述问题，可能需要采取额外的设计和工程措施，如改进屏蔽和过滤设计、进行更严格的RFI测试等。这些措施会增加设计和生产成本，并且需要在产品开发早期就进行有效的测试和调整。 三、解决方案 针对该客户USB-C接口干扰无线射频讯号的问题，经由百佳泰分析发现了几个关键因素，并提出了对应的解决方案。 【问题分析】 1.阻抗不匹配和信号skew： RFI测试失败的主要可能原因包括trace上组件的阻抗不匹配、PCB贯孔过多以及trace不等长。这些问题会导致信号skew，产生共模讯号，进而影响RFI测试结果。 2.USB-C设备的整体屏蔽不足： USB-C设备的屏蔽设计未能有效阻挡讯号干扰，导致USB运行时对周围的无线射频装置造成干扰。 3.USB-C连接器的讯号外溢： 尽管USB-C连接器的屏蔽有所改进，但USB讯号仍可能从连接器的针脚之间外溢，干扰无线射频讯号，尤其在高速度模式（如 5Gbps 或以上）更为明显。 4.Wi-Fi和蓝牙天线走线过于接近PCB上的USB走线： Wi-Fi和蓝牙的天线走线与PCB上的USB走线距离过近，造成了相互干扰，影响无线讯号的稳定性。 【解决方法】 我们依照问题的分析，提供以下建议给客户进行调整的参考。 ✔ 改进屏蔽设计 目标： 提升USB-C接口的屏蔽效果，减少对无线射频装置的干扰。 建议措施： 增强屏蔽材料：使用高效屏蔽材料包覆USB-C接口，减少外部干扰。 改进屏蔽结构：设计完善的屏蔽结构，与PCB良好接触并确保USB-C 接口的讯号不会轻易外泄。 增强接地：提高屏蔽结构的接地效果，强化USB-C的GND、减少PCB GND与USB-C GND之间的阻抗不匹配，降低干扰。 ✔ 优化过滤措施 目标： 在设计中添加过滤器，以抑制高频噪声和干扰。 建议措施： 添加EMI滤波器：在USB-C连接器及其相关讯号在线安装EMI滤波器，同时为trace Tx±配备CMCC（共模电感），以抑制Tx±产生的共模信号并减少高频噪声。 设计滤波电路：集成滤波电路，过滤掉不必要的高频讯号，降低对无线射频的干扰。 ✔ 调整设计 目标： 在产品设计中考虑USB-C和无线功能的协同工作，进行设计调整和优化。 建议措施： 合理布局天线：确保Wi-Fi和蓝牙天线与USB走线保持适当距离，避免干扰。 优化PCB布局与设计：合理规划USB和无线模块的位置，避免高频信号线与敏感讯号线过近。减少PCB贯孔数量，防止讯号skew导致共模讯号，并确保trace等长设计，以降低讯号skew。 设计隔离区域：为USB-C和无线模块设计隔离区域，减少相互干扰。 ✔ 严格的RFI测试 目标： 全面测试电磁干扰，确保 USB-C 接口高速传输不会干扰无线功能。 建议措施： 遵循标准测试程序：根据USB-IF的USB 3.2 RFI System-Level Test Procedure进行测试。 测试Compliance Mode：确保USB-C进入Compliance Mode，发出CP0 pattern，符合干扰标准。 进行迭代测试：多次RFI测试和调整，确保产品在实际使用中的可靠性。 客户根据上述建议进行修正后，产品成功通过了测试，并在实际使用中表现正常，解决了之前讯号干扰的问题，改进措施不仅提升了产品的性能和稳定性，也改善了用户的使用体验，确保USB-C设备在高速传输和无线功能协同工作时的良好表现。

键盘与鼠标是系统上最通用的周边装置，这些装置过往多半采有线方式做连接，目前已逐渐大量采用无线连接为主流，无线键盘和鼠标通常使用蓝牙技术或无线射频（RF）技术，然而这些技术也可能面临一些无线干扰的问题，进而造成使用者体验不佳影响品牌形象，甚至产生退货问题，这也成为采购商在采购询价(RFQ)时需留意的要点。 无线键盘鼠标的无线干扰风险与解决方法 近年来无线传输技术在键盘鼠标上已相当普及，市场上我们可以看到各种形形色色的无线键盘鼠标，包括了：针对特定消费族群的静音键盘鼠标、低延迟的电竞键盘鼠标。不论是何用途，百佳泰从过往的验证经验以及市场调查中得知，用户对于无线键盘鼠标使用过程中， 四大不满意现象 分别为： 连线状况不稳定 容易受到环境讯号干扰 电池续航力低 安全性风险 而连线的稳定度与环境的讯号干扰也是息息相关的，一般的开发商最多仅针对RF performance进行验证，确保基本的天线场型，在标准Chamber下的基本质量，然而实境场域中有许多不同的无线干扰，无论是在住家、公司或交通站场域，使用2.4GHz频段的无线设备不计其数，这将会造成无线共存问题，导致糟糕的用户体验！ 同时，厂商也将会面临各种难题： 许多存在干扰的场景真的会如想象般存在吗？ 从来没有注意到可能的干扰场景？ 只能派人亲自去干扰场景去验证？ 我们针对痛点，提出了无线环境重建解决方案，我们针对常见的环境，包含：办公室、机场、地铁、网咖、展览会场、医院等地点，透过我们的仪器将实境场域的无线干扰讯号都录制下来，并且透过我们专业的分析跟手法，完美在电波隔离室中还原实境下的干扰状况，让厂商能够在实验室中即可达到去现场验证的结果，免于疲于奔命的状况，并大幅改善使用者体验。 下图为百佳泰实境录制并在实验室还原干扰的实例（办公室场景）： 上图办公室所观察到的无线干扰状况看出办公室空间内AP、Phone、计算机等设备数量较多（有34台 2.4GHz 的AP），且长时间连线固定AP做为网络使用的情况较多。可见Wi-Fi 2.4GHz各个频道能量高且利用率高，能量较高的频道主要是分布在Channel 11，经查询数据许多AP都是使用Channel 11，因此在Channel 11频带附近有相对较高的能量与使用率。同时观察到有许多蓝牙装置正在工作(2404, 2426 ,2480MHz)，推测可能是2.4GHz频段被Wi-Fi占用大多数带宽，只能使用非Wi-Fi频道及许多耳机/键盘在做广播配对行为。 透过无线环境重建技术，针对无线键盘鼠标产品，我们找出影响使用体验和效能的关键指标： Wireless Mouse ▶ Reporting Rate (Polling Rate) 在无线鼠标中，”polling rate”指的是鼠标与计算机之间的通讯频率，也就是鼠标每秒向计算机发送数据的次数。Polling rate对无线鼠标的重要性在于影响到鼠标的响应速度和精准度。一个较高的polling rate意味着鼠标能够更频繁地向计算机传送数据，因此可以更实时地反应使用者的操作。这对于需要快速反应的游戏或者对精确度要求较高的任务来说尤其重要。 Wireless Keyboard ▶ Latency 延迟指的是从当你按下按键到计算机实际识别到这个输入所需的时间。对于无线键盘而言，延迟是一个关键指标，因为它直接影响到用户的操作反应速度。若延迟时间太长，用户将会感觉到按键反应滞后，尤其是在需要快速输入的情况下，这会影响到工作效率和游戏体验。因此，一个低延迟的无线键盘能够提供更实时和流畅的使用体验。 ▶ Key Correct Rate(KCR) 按键正确率为键盘在传输输入讯号时的准确度。对于无线键盘而言，这意味着确保每次按下按键时，键盘能够正确地识别和传输这个按键讯号，并且不会有讯号丢失或错误的情况发生。高的按键正确率能够确保用户输入的准确性和一致性，在工作和游戏中都是至关重要。

RF-CC1101A1-433 模块采用 TI 高性能无线射频芯片 CC1101 开发。是一种低成本、高度集成的 UHF 收发器，专为低功耗无线应用而设计。是一种远距离无线数据传输产品，它体积小，功耗低，稳定性及可靠性极高，能方便为用户提供双向的数据信号传输、检测和控制。 产品特征 433MHz无线收发器，可定制315M/868M/915M等其它载频 可编程配置传输数率1.2k - 500 kbps 支持 FSK, GFSK, ASK，OOK以及MSK调制方式 低功耗 1.8-3.6V 供电 内置前向纠错 FEC，灵敏度高 RSSI输出和载波侦听指示 使用廉价的微控制器可得高性能RF系统 点对点，点对多点，灵活通信方式 高稳定性，可靠性达到工业级别 SPI接口 SMD元件17*19mm，体积小   应用范围 遥控器：集装箱码头、大型厂矿行车吊车无线控制；航模遥控、智能机器人。 家庭楼宇自动化：无线抄表系统; 空调、热水器无线遥控；家用万能遥控器。 无线PDA：无线表决器；无线数据上报；无线抢答器；无线点菜器。 无线报警与安全系统 物流跟踪、仓库巡检、电子标签等     工业仪器仪表无线数据采集和控制 AMR（水、电、煤气）三表自动抄表   技术参数   技术指标 参数 备注 工作频率 433MHz 可用频段300-348MHz,387-464MHz 频率误差 +/-10KHz    工作电压 1.8－3.6V   发射功率 -30dBm - +10dBm 可编程配制 接收灵敏度 -113dB  ( 1.2kbps )   发射电流 31mA   ( +10dBm ) 15mA  ( 0dBm ) 传输速率 1.2－500Kbps   接收电流 700nA   待机电流 1 uA   通讯距离 300m 空旷可视距离 数据接口 SPI接口   调制方式 FSK/GFSK/ASK/OOK/MSK   工作温度 - 25 － 80 °C   外形尺寸 17*19mm     有意者请联系 深圳市信驰达科技有限公司 李先生 电话：0755-8632 9829 手机：137 6033 1442 QQ：23566 94483

RF-CC1100EPL1-470 模块采用 TI 高性能无线射频芯片 CC1100E 开发。是一种低成本、高度集成的 UHF 收发器，专为低功耗无线应用而设计。是一种远距离无线数据传输产品，它体积小，功耗低，稳定性及可靠性极高，能方便为用户提供双向的数据信号传输、检测和控制。 产品特征 470-510MHz无线收发器 可编程配置传输数率1.2k - 500 kbps 支持 2-FSK, GFSK, ASK,OOK以及MSK调制方式 低功耗 2.8~3.6V 供电 内置前向纠错 FEC，灵敏度高 RSSI输出和载波侦听指示 使用廉价的微控制器可得高性能RF系统 点对点，点对多点，灵活通信方式 高稳定性，可靠性达到工业级别 SPI接口 SMD元件20*30mm，体积小   应用范围 遥控器：集装箱码头、大型厂矿行车吊车无线控制；航模遥控、智能机器人。 家庭楼宇自动化：无线抄表系统; 空调、热水器无线遥控；家用万能遥控器。 无线PDA：无线表决器；无线数据上报；无线抢答器；无线点菜器。 无线报警与安全系统 物流跟踪、仓库巡检、电子标签等 工业仪器仪表无线数据采集和控制     AMR（水、电、煤气）三表自动抄表 有源射频识别（RFID） 技术参数   技术指标 参数 备注 工作频率 470MHz 可用频段470-510MHz 频率误差 +/-10KHz   工作电压直流 2.8－3.6V   发射功率 -15 - +20dBm 可编程配制 接收灵敏度 -121dBm （1.2Kbps）   发射电流 95mA （+17dBm） 供电 3V 传输速率 1.2－500Kbps   接收电流 19mA   待机电流 2uA   通讯距离 2km  （+20dBm） 无遮挡可视通讯 数据接口 SPI接口   调制方式 2-FSK/GFSK/ASK/OOK/MSK   工作温度 - 25 － 80 °C   外形尺寸 20*30mm   有意者请联系 深圳市信驰达科技有限公司 李先生 电话：0755-8632 9829 手机：137 6033 1442 QQ：23566 94483

  深圳市信驰达科技有限公司开发的STR-CC2530-DK ZIGBEE专业开发系统完全满足IEEE802.15.4标准和ZigBee 2007/PRO技术标准的无线网络技术设计开发。该系统包含了构建多种ZigBee网络所需的全部硬件、软件专业开发工具、文档和各种展示、表演软件。提供最多的资料、最丰富的实验、最完善的技术支持，助你早日掌握ZigBee并完成自己的项目开发。  STR-CC2530-DK ZIGBEE专业开发系统支持国际802.15.4标准以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE标准。系统配套提供的ZigBee模块提供了101dB的链路质量，优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性，三种供电模式，多种闪存尺寸，以及一套广泛的外设集——包括2个UART、14位ADC和21个通用GPIO，4个定时器，18个中断源等等。除了封装更小，STR-CC2530-DK改进了RF输出功率、灵敏度、选择性，且一般会提供一个超越上一代CC2430的重要的性能改进。除了通过优秀的RF性能、选择性和业界标准增强8051MCU内核，支持一般低功耗无线通信，STR-CC2530-DK还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈（RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI）来简化开发，使你更快的获得市场。STR-CC2530-DK可以用于的应用包括远程控制、消费型电子、家庭控制、计量和智能能源、楼宇自动化、医疗以及更多领域。 CC2530是TI 公司推出的最新一代ZigBee标准芯片，适用于2.4GHz、IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用。CC2530包括了极好性能的一流RF收发器，工业标准增强性8051 MCU，系统中可编程的闪存，8KB RAM以及许多其它功能强大的特性，可广泛应用在2.4-GHz IEEE 802.15.4 系统，RF4CE遥控制系统，ZigBee系统，家庭/建筑物自动化，照明系统，工业控制和监视，低功耗无线传感器网络，消费类电子和卫生保健。   ZigBee标准2.4G收发器。        支持802.15.4、ZigBee2007、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE标准。        增强型8051微控制器。        32/64/128/256KB闪存。        8KB RAM。        2个UART/12位ADC。        4个定时器。        21个通用I/O。        3种供电模式。        2.0-3.6V工作电压。        RSSI/LQI支持。        DMA功能。        支持CSMA/CA。        AES加密协处理器。        最大输出功率10dBm。        接收灵敏度-97dBm。        RX：24mA。        TX：29mA。        低功耗：0.4uA   功能特点：   1、具有USB 高速下载、支持IAR集成开发环境； 2、具有在线下载、调试、仿真功能； 3、提供ZigBee2007/PRO/ RF4CE协议栈； 4、例程丰富，并且所有例子程序以源代码方式提供并附实验手册； 5、灵活配置，根据需求可选配多种扩展开发板； 6、开发方便、快捷、简单； 7、C51 编程。熟悉、顺手、入手快； 8、具有液晶显示。直观、明了； 9、具有多年高频设计工程师提供专业、经验丰富技术支持； 10、功能强大的C51RF仿真器。可以实现对CC2530开发仿真调试。 11、多种扩展板既有简单开发按键、又有液晶显示及传感器。不但可实现简单的CC2530开发，还可作于复杂的ZigBee无线网络。 12、硬件系统、软件代码程序自主设计完成保证长期技术支持。   有意者请联系： 深圳市信驰达科技有限公司 李先生 （销售工程师） 手 机：13760331442 电话： 0755 - 86329829 Q  Q ： 2356694483 邮箱：michael.lee @szrfstar.com 传真： 0755 - 86329413 地址：深圳市南山区科技园科苑南路留学生创业大厦1304 室