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[原创] 无线辐射接受灵敏度异常分析案列

[原创] 无线辐射接受灵敏度异常分析案列

本帖最后由 wanchuanmin 于 2018-4-20 22:28 编辑

客户在批量样机中抽查测试发现,11N模式无线2.4G CH5/CH6辐射无法接受信号,已经影响到用户使用.

实测数据:

Board States

Channels-Conduct Power

dbm

Radiated Sensitivity(db)

Caculated Sensitivity(db)

Ant0

Ant1

Ant0

Ant1

No.1

CH1-22.5

-29

-25

-68.6

-68.5

CH6-22.5

>-1

-20

#VALUE!

-60.1

CH11-22.5

-29

-24

-68.8

-69.3

No.2

CH1-22.5

-30

-26

-70.2

-70.8

CH6-22.5

   >-1

-20

#VALUE!

-61.2

CH11-22.5

-29

-25

-70.5

-70.7

11N RX标准是<-64dBm.

方案:

BCM63168+BCM6306+BCM6302



PCB层数:4Layer


二、问题分析

整改思路:存在三个问题点可能导致这个异常.

►无线芯片

►天线

►单板噪声干扰


►无线芯片

验证思路:取异常样机更换BCM63168芯片,重新测试发现并无改善.可以排除芯片问题导致的.


►天线

验证思路:去掉单板本身的插件Airgain天线,焊接上外置天线,摆放到原天线大概位置,测试发现并无多大改善.可以排除天线导致的问题.


►单板噪声干扰

同样继续使用外置焊接天线进行测试.不过,需要将外置天线稍稍远离PCB板,有所改善。且随着远离PCB板的距离加大而改善越大.远离4cm之后,辐射接受灵敏度非常好了.从这一点基本上可以定位是因为单板噪声干扰了天线,从而影响了无线辐射接收能力.

三、问题定位

虽然已经定位到是单板噪声造成的问题。但这仅仅也只是前进了小步而已。接下里我们要做的就是,找出具体哪里噪声影响的?

大家都知道PCB上非常多的噪声源,有电源噪声,有DDR噪声,有芯片本身噪声等等,怎么才能知道我们要改善哪种噪声才能解决这个问题呢?


这个时候我们需要通过背板噪声测试,来进一步定位问题的根源:测试发现Marker2 2432M频点非常高-89.39dbm。去掉铝散热片之后,Marker2点2432M可以降低-94.29dm.(常规要求<100db以下)

         

图片1.png
2018-4-20 22:21

同步,我们利用频谱仪扫描单板上能力较高的频点进行定位,发现BCM6306CPU之间,64M能量非常强.如图:

      

图片2.png
2018-4-20 22:23





查看原理图,发现DSL DSP芯片锁相环64M时钟是由CPU-BCM供过来的。


         

图片3.png
2018-4-20 22:24

理论计算:2.432G2.368G都是64M3837的倍频点,2.432G刚好落在CH5~CH6信道内,那么基本是可以断定噪声的源头了.


四、问题解决及验证

虽然噪声的源头我们已经找到了,但接下来更重要是怎么才能减小这个噪声的影响呢?

用什么办法呢?

是的,上面第三大点我们已经提到去掉铝散热片之后,背板噪声2.432G可以减少5dB. 那到底会不会是铝材料散热片被噪声当成天线,对外辐射更强的能量从而影响了天线呢?

我们继续验证解决:

如下是实际测试结果,去掉铝散热片是之后换成陶瓷散热片接收灵敏度降低了3db,那么可以判断64M噪声是会通过铝散热片辐射能力的,但是从验证数据来看,还不足与完全堵塞了CH5~CH6的接受性能。


Board States

Channels-Conduct Power

dbm

Radiated Sensitivity(db)

Caculated Sensitivity(db)

Ant0

Ant1

Ant0

Ant1

陶瓷散热片

CH1-22.5

-30

-26

-69.6

-69.5

CH6-22.5

   >-1

-20

#VALUE!

-63.2

CH11-22.5

-29

-24

-68.8

-69.3

铝散热片

CH1-22.5

-30

-26

-70.2

-70.8

CH6-22.5

>-1

-20

#VALUE!

-60.1

CH11-22.5

-29

-25

-70.5

-70.7


此招未果,我们继续验证解决:

增大串联电阻:我们通过增大AFE Clock串阻, 64M能量幅值依旧纹丝不动.


调整RC滤波网络:通过不断调整阻、容大小试图增加滤波效果,但是并无改善。我们花费了大量时间调试验证明白了通过常规手段已经不能有效抑制64M能量,只能抑制64M倍频能量高频部分能力.

使用吸波材料:最后只能使用1Ghz以上高频吸波材料,贴在DSL DSPCPU Clock信号线位置上。

通过实验测试AFC-A1050效果最好。

如下是实测数据:

Board States

Channels-Conduct Power

dbm

Radiated Sensitivity(db)

Caculated Sensitivity(db)

Ant0

Ant1

Ant0

Ant1

No.1

CH1-22.5

-30

-26

-69.6

-69.5

CH6-22.5

-29

-25

-68.7

-69.1

CH11-22.5

-29

-24

-68.8

-69.3

NO.2

CH1-22.5

-30

-26

-70.2

-70.8

CH6-22.5

-30

-27

-70.7

-72.2

CH11-22.5

-29

-25

-70.5

-70.7


从数据来看,CH6接收灵敏度有了非常明显的改善.



五、结论和措施

从大量验证和实际测试,最后只能通过增加AFC-A1050吸波材料衰减64M2.4G频段内的信号能量,从而降低对CH5CH6 辐射接受灵敏度的影响。

从背板噪声来看:干扰太明显了,后期在产品设计过程中务必增加背板噪声这个测试项,可以很好反映出单板底噪可能对天线产生的影响。

图片3.png

总结了很多关于WLAN产品得经验案例,有需要得私聊我

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多谢楼主分享

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回复 1# wanchuanmin


您好,能帮忙发一下WLAN的经验案例吗? 谢谢!

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