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在無線通訊下,如何測量無線通訊訊號(hào)及電磁兼容分析(二)

發(fā)布時(shí)間:2013-03-14 責(zé)任編輯:Lynnjiao

【導(dǎo)讀】目前在智能型手機(jī)及平板裝置中,約莫有60%的干擾問題都來自于觸控面板,其中又有70%是源于面板里的IC控制芯片,本文將通過實(shí)例向讀者對(duì)觸控面板的驗(yàn)證要點(diǎn)進(jìn)行說明。

實(shí)例說明

如前所述,觸控面板是各類以觸控為核心應(yīng)用的新式裝置中所占面積最大的組件,相應(yīng)產(chǎn)生的干擾問題也就越多,因此,確保其所造成的載臺(tái)噪聲能控制在噪聲預(yù)算內(nèi),自然是驗(yàn)證時(shí)的第一要?jiǎng)?wù)。根據(jù)百佳泰的驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn),目前在智能型手機(jī)及平板裝置中,約莫有60%的干擾問題都來自于觸控面板,其中又有70%是源于面板里的IC控制芯片,接下來我們就將針對(duì)觸控面板的驗(yàn)證要點(diǎn)進(jìn)行說明。

觸控面板顧名思義,就是具備觸控功能的面板,然而,觸控面板第一個(gè)所需要克服的干擾,不是來自同一裝置內(nèi)的其它模塊或接口,而是面板本身對(duì)觸控功能所產(chǎn)生的干擾。包括像是面板的像素電極(Pixel Electrode)、像素頻率(Pixel Clock)、儲(chǔ)存電容(Storage Capacitor)、逐線顯示(Line-by-Line Address)背光板模塊(Back Light Unit)等都會(huì)造成面板對(duì)觸控的干擾。

此時(shí)就要去量測觸控時(shí)的電壓,掃瞄并觀察在不同時(shí)間以及使用不同觸控點(diǎn)的電壓變化,以了解實(shí)際載臺(tái)噪聲的狀況,才能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)變?;径裕|控的掃瞄電壓約是100~200k,而屏幕的更新率則是五毫秒(ms),以檢查所有觸控點(diǎn),這種低周期的頻率便非常容易造成對(duì)GPS及SIM卡的干擾。因此,觸控面板必須提高電壓才能解決面板的干擾,也就是透過微幅降低觸控感應(yīng)的靈敏度,以換來載臺(tái)噪聲降低;而在實(shí)際量測觀察時(shí),除了需要透過精確的夾具與儀器外,也必須量測時(shí)域(而非頻率),才能得到真正的錯(cuò)誤率(BER)數(shù)據(jù)。

在量測出觸控面板本身的噪聲后,并設(shè)定出合理的噪聲預(yù)算值后,就可以開始進(jìn)行觸控面板對(duì)各種不同模塊的噪聲量測,就是我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)歸納研究出的量測與驗(yàn)證順序,必須透過對(duì)噪聲預(yù)算的控制,來觀察觸控面板對(duì)不同模塊的干擾狀況。

以下我們便來探討幾個(gè)與觸控面板相關(guān)的干擾實(shí)例:

LVDS

目前許多新規(guī)裝置如平板電腦或Ultrabook在設(shè)計(jì)面板顯示的訊號(hào)傳輸時(shí),都會(huì)采取所謂的LVDS進(jìn)行傳導(dǎo),LVDS也就是低電壓差動(dòng)訊號(hào)(Low Voltage Differential Signaling),是一種可滿足高效能且低電壓數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用需求的技術(shù)。然而在實(shí)際應(yīng)用上,這些訊號(hào)也許可能部分進(jìn)入如3G等行動(dòng)通訊頻段,而產(chǎn)生很大的地面電容不平衡(Ground Capacitance Unbalance)電流、并致使干擾。然而,傳統(tǒng)的處理方式是透過貼銅箔膠帶或?qū)щ姴?,來緩和這樣的情況,但實(shí)際對(duì)地不平衡的現(xiàn)象并未解決,未真正將LVDS線纜的問題有效處理。唯有透過量測LVDS訊號(hào)本身在封閉環(huán)境與系統(tǒng)平臺(tái)上的噪聲差異,才能從問題源頭加以進(jìn)行調(diào)整。

線路邏輯閘

此外,觸控面板接有許多的線路,這些線路的邏輯閘都會(huì)因不斷的開關(guān)而產(chǎn)生頻率干擾。舉例來說,當(dāng)邏輯閘產(chǎn)生約45MHz的干擾時(shí),像GSM 850(869-896 MHz)跟GSM 900(925-960 MHz)間的發(fā)射接收頻率差距小于45MHz,便會(huì)產(chǎn)生外部調(diào)變(External Modulation)而造成干擾;另一個(gè)例子則是藍(lán)牙受到邏輯閘的開關(guān)而使電流產(chǎn)生大小變化,這樣的外部調(diào)變使得訊號(hào)進(jìn)入GSM1800、GSM1900的頻譜而產(chǎn)生干擾。

因此,我們必須使用頻域模擬法進(jìn)行S-parameter分析取樣,確認(rèn)電腦仿真與實(shí)機(jī)測試的誤差值在容許范圍內(nèi),以掌握噪聲傳導(dǎo)的狀況。才能不犧牲消費(fèi)者的良好觸控經(jīng)驗(yàn),又能減少觸控面板對(duì)產(chǎn)品其它模塊及組件造成的干擾。

固態(tài)硬盤

新興的儲(chǔ)存媒介-固態(tài)硬盤(SSD)盡管受閃存的市場價(jià)格波動(dòng)影響,而在成本上仍居高不下,但因其體積輕薄與低功耗的特性,已被廣泛應(yīng)用在平板電腦及其它形式的行動(dòng)裝置中。然而,傳統(tǒng)磁盤式硬盤容易受到外來通訊狀況影響的情形(例如當(dāng)手機(jī)放在電腦硬盤旁接聽使用,有可能干擾到硬盤造成數(shù)據(jù)毀損),也同樣出現(xiàn)在SSD上。

無線通訊的測量
圖2:無線通訊的測量

在SSD上的狀況時(shí),SSD會(huì)隨著使用抹寫次數(shù)(P/E Cycle)的增加,而使得其噪聲容限(Noise Margin)隨之降低,經(jīng)過一萬次的抹寫使用后,噪聲容限就產(chǎn)生了明顯的惡化,而更容易受到觸控面板或其它噪聲源的干擾,而影響實(shí)際功能。在這個(gè)情境下,若能作到SSD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(wù)運(yùn)作

觸控面板所使用的電來自系統(tǒng)本身,而其它如通訊或相機(jī)等模塊等,也都同樣透過系統(tǒng)供電,因此,電壓的穩(wěn)定與充足便是使這些組件模塊能良好運(yùn)作的關(guān)鍵所在。在所有需要使用電源的模塊中,其中尤以3G或Wi-Fi模塊在進(jìn)行聯(lián)機(jī)上網(wǎng)(數(shù)據(jù)傳輸)時(shí)最為耗電,在所有這些通訊模塊開啟的同時(shí),就很可能造成電壓不足,而影響到觸控面板的穩(wěn)定吃電;另外,此時(shí)通訊模塊的電磁波,也可能同時(shí)直接打到面板上,造成嚴(yán)重的噪聲干擾。這時(shí)我們就必須回到前面的魚骨圖,依序進(jìn)行不同模塊設(shè)定、位置建置、通訊環(huán)境的驗(yàn)證。

在本文的最后,百佳泰也提供我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)歸納設(shè)計(jì)出的完整驗(yàn)證步驟,以作為開發(fā)驗(yàn)證時(shí)的參考,透過這樣的驗(yàn)證順序,才能按部就班的降低噪聲干擾,提升通訊質(zhì)量。一個(gè)完整具有各式通訊模塊與觸控功能的裝置,主要可分成以下三個(gè)驗(yàn)證步驟:

1. 傳導(dǎo)測試(Conductive Test):

在驗(yàn)證初始必須先透過傳導(dǎo)測試,精確量測出裝置本身的載臺(tái)噪聲、接收感度惡化情形、以及傳送與接受(Tx/Rx)時(shí)的載臺(tái)噪聲。

2. 電磁兼容性(Near Field EMC):

在掌握了傳導(dǎo)測試所能取得的相關(guān)信息,并設(shè)定噪聲預(yù)算后,便可進(jìn)行包括天線表面電流量測、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(jī)、觸控面板的噪聲和射頻共存外部調(diào)變。

3. OTA測試(Over The Air Test):

完成傳導(dǎo)與EMC測試后,便可針對(duì)不同通訊模塊進(jìn)行獨(dú)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。

本文所探討的內(nèi)容雖然僅是噪聲驗(yàn)證的其中一個(gè)例子,但我們已可以見微知著的了解到,無線通訊訊號(hào)技術(shù)的博大精深,以及干擾掌控的技術(shù)深度。所有相關(guān)廠商業(yè)者在開發(fā)時(shí),均需透過更深入的研究、更多的技術(shù)資源與精力投入,以對(duì)癥下藥的找出相應(yīng)的量測方式及與解決方案,克服通訊產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上會(huì)產(chǎn)生的訊號(hào)劣化與干擾狀況。

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