消除射頻嵌入式系統(tǒng)中的噪聲和雜散信號(hào)2

可以使用商用 EMI 電流探頭測(cè)量來(lái)自電源的噪聲，電流探頭用來(lái)觀察來(lái)自圖7中開(kāi)關(guān)裝置的噪聲。在本例中，開(kāi)關(guān)裝置由電阻器和小型電容器做模擬負(fù)載。

MDO4000系列的自動(dòng)標(biāo)記功能用來(lái)顯示電源發(fā)出的最明顯的七個(gè)信號(hào)的頻率和幅度。MDO4000系列可以提供最多11個(gè)自動(dòng)標(biāo)記，用絕對(duì)值顯示結(jié)果，或作為相對(duì)值顯示參考最大信號(hào)的結(jié)果。最高值一直表示為紅色參考(Red Reference)標(biāo)記。注意基波頻率和二次諧波的電平大體相同，約為 30 dBuA。屏幕的上半部分顯示了MCP1640 IC 開(kāi)關(guān)晶體管上的波形。我們使用測(cè)量功能顯示開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率為508 KHz左右，確認(rèn)與RF頻譜中的基波頻率一致。

圖 8. 使用升壓轉(zhuǎn)換器的電源和電路板噪聲。

在電源驅(qū)動(dòng)RF電路板時(shí)，噪聲功率的時(shí)域畫(huà)面和頻域畫(huà)面變化。圖 8 顯示了相同的電源噪聲及額外的信號(hào)。注意二次諧波下降，但有許多其它低電平噪聲。部分噪聲可能會(huì)給接收機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)很大干擾，需要認(rèn)真評(píng)估。數(shù)字電路板可能會(huì)產(chǎn)生噪聲，如圖9所示?？梢允褂靡恢粏味颂筋^，查找噪聲來(lái)源、幅度和頻率。MDO4000系列可以以優(yōu)異的捕獲帶寬，在一個(gè)采集中覆蓋多個(gè)頻率。

圖 9. 在使用升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)來(lái)自數(shù)字電路板的寬頻譜噪聲。

更高 RF 頻率上額外的寬頻譜噪聲圖 9 顯示了 220 MHz 范圍內(nèi)明顯的噪聲。自動(dòng)標(biāo)記顯示868 MHz 發(fā)送信號(hào)及不想要的信號(hào)的最高電電平。我們使用手動(dòng)標(biāo)記測(cè)量最高電平噪聲的頻率范圍。手動(dòng)標(biāo)記中顯示的測(cè)量數(shù)據(jù)還包括關(guān)心的信號(hào)的噪聲密度。了解這類(lèi)噪聲功率可能會(huì)非常重要，因?yàn)橐暯邮諜C(jī)結(jié)構(gòu)，接收機(jī)靈敏度可能受到各種頻率上的噪聲影響。

圖 10. 基波信號(hào)周?chē)男诺劳忸l譜。

射頻電路產(chǎn)生的噪聲

在嵌入式系統(tǒng)中增加射頻電路時(shí)還有一個(gè)潛在問(wèn)題，即射頻模塊生成噪聲，會(huì)干擾系統(tǒng)的其它部分，或不能滿足無(wú)線電管理法規(guī)的規(guī)定。MDO4000系列提供的測(cè)量，如占用帶寬和總發(fā)送功率，還有助于評(píng)估是否滿足法規(guī)要求。

圖10顯示了想要的信號(hào)的頻譜以及相鄰頻率中的雜散信號(hào)傳輸。它顯示了基波頻率任一側(cè) 500 kHz 左右的部分雜散信號(hào)，但它們比基波頻率低約 40 dB，整體上是可以接受的。這個(gè)圖還顯示測(cè)得的信號(hào)功率為1.4 dBm，占用帶寬為 94.5 kHz，落在可以接受的 100 kHz 典型帶寬范圍內(nèi)。

圖 11. 二次諧波上的頻譜。

圖11顯示了用與圖10基波信號(hào)相同方法測(cè)量二次諧波。注意二次諧波上的功率電平較基礎(chǔ)諧波略微下降了不到 40 dB，占用帶寬是基波信號(hào)諧波頻譜帶寬的兩倍。

圖 12. 三次諧波上的頻譜。

圖12顯示了三次諧波，其通常是射頻系統(tǒng)中最麻煩的部分。但是，在這個(gè)頻率上，信號(hào)的噪聲功率相對(duì)于載波非常低(~ -60dBc)。

圖 13. 六次諧波的頻譜。標(biāo)記峰值顯示信號(hào)低于 -80 dBm。

MDO4000系列可以在這一頻段中進(jìn)行直到六次諧波的測(cè)量。在這一頻率中，這一射頻信號(hào)幾乎沒(méi)有明顯輻射，低于 -80 dBm (注意兩個(gè)標(biāo)記上的值)。

小結(jié)

在嵌入式系統(tǒng)中包括無(wú)線通信技術(shù)時(shí)，要考察許多關(guān)鍵問(wèn)題，包括電源開(kāi)關(guān)噪聲的影響、正確設(shè)置射頻集成電路的工作參數(shù)、保證發(fā)射輸出滿足相應(yīng)的無(wú)線電法規(guī)。泰克 MDO4000 混合域示波器系列可以診斷和測(cè)試電源和其它噪聲影響。它能夠確認(rèn)正確設(shè)置發(fā)送到無(wú)線電的數(shù)據(jù)命令，并能夠檢查來(lái)自發(fā)射機(jī)和其它電路的雜散輻射。