在無線通訊下,如何測量無線通訊訊號及電磁兼容分析(二)
發布時間:2013-03-14 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】目前在智能型手機及平板裝置中,約莫有60%的幹擾問題都來自於觸控麵板,其中又有70%是源於麵板裏的IC控製芯片,本文將通過實例向讀者對觸控麵板的驗證要點進行說明。
實例說明
如(ru)前(qian)所(suo)述(shu),觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)是(shi)各(ge)類(lei)以(yi)觸(chu)控(kong)為(wei)核(he)心(xin)應(ying)用(yong)的(de)新(xin)式(shi)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)所(suo)占(zhan)麵(mian)積(ji)最(zui)大(da)的(de)組(zu)件(jian),相(xiang)應(ying)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)也(ye)就(jiu)越(yue)多(duo),因(yin)此(ci),確(que)保(bao)其(qi)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)載(zai)台(tai)噪(zao)聲(sheng)能(neng)控(kong)製(zhi)在(zai)噪(zao)聲(sheng)預(yu)算(suan)內(nei),自(zi)然(ran)是(shi)驗(yan)證(zheng)時(shi)的(de)第(di)一(yi)要(yao)務(wu)。根(gen)據(ju)百(bai)佳(jia)泰(tai)的(de)驗(yan)證(zheng)經(jing)驗(yan),目(mu)前(qian)在(zai)智(zhi)能(neng)型(xing)手(shou)機(ji)及(ji)平(ping)板(ban)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong),約(yue)莫(mo)有(you)60%的幹擾問題都來自於觸控麵板,其中又有70%是源於麵板裏的IC控製芯片,接下來我們就將針對觸控麵板的驗證要點進行說明。
chukongmianbangumingsiyi,jiushijubeichukonggongnengdemianban,raner,chukongmianbandiyigesuoxuyaokefudeganrao,bushilaizitongyizhuangzhineideqitamokuaihuojiekou,ershimianbanbenshenduichukonggongnengsuochanshengdeganrao。baokuoxiangshimianbandexiangsudianji(Pixel Electrode)、像素頻率(Pixel Clock)、儲存電容(Storage Capacitor)、逐線顯示(Line-by-Line Address)背光板模塊(Back Light Unit)等都會造成麵板對觸控的幹擾。
此(ci)時(shi)就(jiu)要(yao)去(qu)量(liang)測(ce)觸(chu)控(kong)時(shi)的(de)電(dian)壓(ya),掃(sao)瞄(miao)並(bing)觀(guan)察(cha)在(zai)不(bu)同(tong)時(shi)間(jian)以(yi)及(ji)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)觸(chu)控(kong)點(dian)的(de)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua),以(yi)了(le)解(jie)實(shi)際(ji)載(zai)台(tai)噪(zao)聲(sheng)的(de)狀(zhuang)況(kuang),才(cai)能(neng)進(jin)行(xing)適(shi)當(dang)的(de)調(tiao)變(bian)。基(ji)本(ben)而(er)言(yan),觸(chu)控(kong)的(de)掃(sao)瞄(miao)電(dian)壓(ya)約(yue)是(shi)100~200k,而屏幕的更新率則是五毫秒(ms),以檢查所有觸控點,這種低周期的頻率便非常容易造成對GPS及SIM卡的幹擾。因此,觸控麵板必須提高電壓才能解決麵板的幹擾,也就是透過微幅降低觸控感應的靈敏度,以換來載台噪聲降低;而在實際量測觀察時,除了需要透過精確的夾具與儀器外,也必須量測時域(而非頻率),才能得到真正的錯誤率(BER)數據。
在zai量liang測ce出chu觸chu控kong麵mian板ban本ben身shen的de噪zao聲sheng後hou,並bing設she定ding出chu合he理li的de噪zao聲sheng預yu算suan值zhi後hou,就jiu可ke以yi開kai始shi進jin行xing觸chu控kong麵mian板ban對dui各ge種zhong不bu同tong模mo塊kuai的de噪zao聲sheng量liang測ce,就jiu是shi我wo們men根gen據ju經jing驗yan歸gui納na研yan究jiu出chu的de量liang測ce與yu驗yan證zheng順shun序xu,必bi須xu透tou過guo對dui噪zao聲sheng預yu算suan的de控kong製zhi,來lai觀guan察cha觸chu控kong麵mian板ban對dui不bu同tong模mo塊kuai的de幹gan擾rao狀zhuang況kuang。
以下我們便來探討幾個與觸控麵板相關的幹擾實例:
LVDS
目前許多新規裝置如平板電腦或Ultrabook在設計麵板顯示的訊號傳輸時,都會采取所謂的LVDS進行傳導,LVDS也就是低電壓差動訊號(Low Voltage Differential Signaling),是一種可滿足高效能且低電壓數據傳輸應用需求的技術。然而在實際應用上,這些訊號也許可能部分進入如3G等行動通訊頻段,而產生很大的地麵電容不平衡(Ground Capacitance Unbalance)電流、並致使幹擾。然而,傳統的處理方式是透過貼銅箔膠帶或導電布,來緩和這樣的情況,但實際對地不平衡的現象並未解決,未真正將LVDS線纜的問題有效處理。唯有透過量測LVDS訊號本身在封閉環境與係統平台上的噪聲差異,才能從問題源頭加以進行調整。
線路邏輯閘
此外,觸控麵板接有許多的線路,這些線路的邏輯閘都會因不斷的開關而產生頻率幹擾。舉例來說,當邏輯閘產生約45MHz的幹擾時,像GSM 850(869-896 MHz)跟GSM 900(925-960 MHz)間的發射接收頻率差距小於45MHz,便會產生外部調變(External Modulation)而造成幹擾;另一個例子則是藍牙受到邏輯閘的開關而使電流產生大小變化,這樣的外部調變使得訊號進入GSM1800、GSM1900的頻譜而產生幹擾。
因此,我們必須使用頻域模擬法進行S-parameter分fen析xi取qu樣yang,確que認ren電dian腦nao仿fang真zhen與yu實shi機ji測ce試shi的de誤wu差cha值zhi在zai容rong許xu範fan圍wei內nei,以yi掌zhang握wo噪zao聲sheng傳chuan導dao的de狀zhuang況kuang。才cai能neng不bu犧xi牲sheng消xiao費fei者zhe的de良liang好hao觸chu控kong經jing驗yan,又you能neng減jian少shao觸chu控kong麵mian板ban對dui產chan品pin其qi它ta模mo塊kuai及ji組zu件jian造zao成cheng的de幹gan擾rao。
固態硬盤
新興的儲存媒介-固態硬盤(SSD)jinguanshoushancundeshichangjiagebodongyingxiang,erzaichengbenshangrengjugaobuxia,danyinqitijiqingboyudigonghaodetexing,yibeiguangfanyingyongzaipingbandiannaojiqitaxingshidexingdongzhuangzhizhong。raner,chuantongcipanshiyingpanrongyishoudaowailaitongxunzhuangkuangyingxiangdeqingxing(例如當手機放在電腦硬盤旁接聽使用,有可能幹擾到硬盤造成數據毀損),也同樣出現在SSD上。

圖2:無線通訊的測量
在SSD上的狀況時,SSD會隨著使用抹寫次數(P/E Cycle)的增加,而使得其噪聲容限(Noise Margin)隨sui之zhi降jiang低di,經jing過guo一yi萬wan次ci的de抹mo寫xie使shi用yong後hou,噪zao聲sheng容rong限xian就jiu產chan生sheng了le明ming顯xian的de惡e化hua,而er更geng容rong易yi受shou到dao觸chu控kong麵mian板ban或huo其qi它ta噪zao聲sheng源yuan的de幹gan擾rao,而er影ying響xiang實shi際ji功gong能neng。在zai這zhe個ge情qing境jing下xia,若ruo能neng作zuo到daoSSD的均勻抹寫,便是有效緩和噪聲容限下降速率的方法之一。
模塊多任務運作
觸chu控kong麵mian板ban所suo使shi用yong的de電dian來lai自zi係xi統tong本ben身shen,而er其qi它ta如ru通tong訊xun或huo相xiang機ji等deng模mo塊kuai等deng,也ye都dou同tong樣yang透tou過guo係xi統tong供gong電dian,因yin此ci,電dian壓ya的de穩wen定ding與yu充chong足zu便bian是shi使shi這zhe些xie組zu件jian模mo塊kuai能neng良liang好hao運yun作zuo的de關guan鍵jian所suo在zai。在zai所suo有you需xu要yao使shi用yong電dian源yuan的de模mo塊kuai中zhong,其qi中zhong尤you以yi3G或Wi-Fi模塊在進行聯機上網(數據傳輸)時最為耗電,在所有這些通訊模塊開啟的同時,就很可能造成電壓不足,而影響到觸控麵板的穩定吃電;lingwai,cishitongxunmokuaidediancibo,yekenengtongshizhijiedadaomianbanshang,zaochengyanzhongdezaoshengganrao。zheshiwomenjiubixuhuidaoqianmiandeyugutu,yixujinxingbutongmokuaisheding、位置建置、通訊環境的驗證。
zaibenwendezuihou,baijiataiyetigongwomengenjujingyanguinashejichudewanzhengyanzhengbuzhou,yizuoweikaifayanzhengshidecankao,touguozheyangdeyanzhengshunxu,cainenganbujiubandejiangdizaoshengganrao,tishengtongxunzhiliang。yigewanzhengjuyougeshitongxunmokuaiyuchukonggongnengdezhuangzhi,zhuyaokefenchengyixiasangeyanzhengbuzhou:
1. 傳導測試(Conductive Test):
在驗證初始必須先透過傳導測試,精確量測出裝置本身的載台噪聲、接收感度惡化情形、以及傳送與接受(Tx/Rx)時的載台噪聲。
2. 電磁兼容性(Near Field EMC):
在掌握了傳導測試所能取得的相關信息,並設定噪聲預算後,便可進行包括天線表麵電流量測、噪聲電流分布量測及耦合路徑損失(Coupling Path Loss)的量測,以及相機、觸控麵板的噪聲和射頻共存外部調變。
3. OTA測試(Over The Air Test):
完成傳導與EMC測試後,便可針對不同通訊模塊進行獨立與共存的量測、總輻射功率(Total Radiation Power,TRP)與全向靈敏度(Total Isotropic Sensitivity,TIS)的量測、GPS載波噪聲比(C/N Ratio)的量測乃至DVB的接收靈敏度測試。
本(ben)文(wen)所(suo)探(tan)討(tao)的(de)內(nei)容(rong)雖(sui)然(ran)僅(jin)是(shi)噪(zao)聲(sheng)驗(yan)證(zheng)的(de)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)例(li)子(zi),但(dan)我(wo)們(men)已(yi)可(ke)以(yi)見(jian)微(wei)知(zhi)著(zhe)的(de)了(le)解(jie)到(dao),無(wu)線(xian)通(tong)訊(xun)訊(xun)號(hao)技(ji)術(shu)的(de)博(bo)大(da)精(jing)深(shen),以(yi)及(ji)幹(gan)擾(rao)掌(zhang)控(kong)的(de)技(ji)術(shu)深(shen)度(du)。所(suo)有(you)相(xiang)關(guan)廠(chang)商(shang)業(ye)者(zhe)在(zai)開(kai)發(fa)時(shi),均(jun)需(xu)透(tou)過(guo)更(geng)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu)、更多的技術資源與精力投入,以對症下藥的找出相應的量測方式及與解決方案,克服通訊產品在設計上會產生的訊號劣化與幹擾狀況。
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