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確定RF抗干擾能力的測量技術

作者: 時間:2012-11-19 來源:網(wǎng)絡 收藏

中心論題:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/192959.htm

RF能力測試裝置

測試結果分析

解決方案:

MAX4232雙運放的RF噪聲抑制能力測試電路

RF噪聲抑制能力測試裝置

引言

目前,大多數(shù)蜂窩電話采用時分多址(TDMA)標準,這種復用技術以217Hz的頻率對高頻載波進行通/斷脈沖調制。容易受到RF干擾的IC會對該載波信號進行解調,再生出217Hz及其諧波成分的信號。由于這些頻譜成分的絕大多數(shù)都落入音頻范圍,因此它們會產(chǎn)生令人生厭的“嗡嗡”聲。由此可見,RF能力較差的電路會對蜂窩電話的RF信號解調,并會產(chǎn)生不希望聽到的低頻噪音。作為質量保證的測試手段,測量時需要將電路置于RF環(huán)境中,該環(huán)境要與正常操作時電路的工作環(huán)境相當。

本文說明了一種通用的集成電路RF噪聲抑制。RF能力測試將電路板置于可控制的RF信號電平下,RF電平代表電路工作時可能受到的干擾強度。從而產(chǎn)生了一個標準化、結構化的測試方法,使用這種方法能夠得到在質量分析中可重復的測試結果。這樣的測試結果有助于IC選型,從而獲得能夠抵抗RF噪聲的電路。

可以將被測器件(DUT)靠近正在工作的蜂窩電話,以測試其RF敏感度。但是,為了得到一個精確的、具有可重復性的測試結果,需要采用一種固定的測量方法,在可重復的RF場內測試DUT。解決方案是采用RF測試電波暗室,提供一個可精確控制的RF場,相當于典型移動電話所產(chǎn)生的RF場。

RF抗干擾能力測試裝置

下面我們對MAX4232雙運放和一款競爭產(chǎn)品X的RF抗干擾能力測試結果進行比較。RF抗干擾能力測試電路(圖1)給出了待測雙運放的電路板連接。每個運算放大器配置成交流放大器。沒有交流信號輸入時,輸出設置在1.5V直流電平(VCC = 3V)。反相輸入通過模擬輸入端PC板引線的1.5英寸環(huán)線短路至地。該環(huán)路用來模擬實際的引線效應,實際引線在工作頻率下相當于天線,接收、解調RF信號。在輸出端連接一個電壓表(dBV),測量、量化運算放大器的RF噪聲抑制能力。

圖1. MAX4232雙運放的RF噪聲抑制能力測試電路

Maxim的RF測試裝置(圖2)產(chǎn)生用于測試RF抗干擾能力的RF場。測試電波暗室具有一個屏蔽室,作用與法拉第腔的屏蔽室類似,具有連接電源和輸出監(jiān)視器的端口。把下面列舉的設備連接起來就可以組成測試裝置:

a.信號發(fā)生器:9kHz至3.3GHz (Rhode Schwarz SML-03)

b.RF功率放大器:800MHz至1GHz,20W (OPHIR 5124)

c.功率計:25MHz至1GHz (Rhode Schwarz)

d.平行線單元(電波暗室)

e.場強檢測儀

f.計算機(PC)

g.電壓表(dBV)

圖2. RF噪聲抑制能力測試裝置

信號發(fā)生器產(chǎn)生所需頻率的RF調制信號,并將其饋送到功率放大器。通過一個與功率計連接的定向耦合器測量并監(jiān)視功率放大器(PA)輸出。計算機通過控制信號發(fā)生器輸出的頻率范圍、調制類型、調制百分比以及PA的功率輸出建立所需要的RF場。電場通過天線(平面型)在屏蔽電波暗室內輻射,經(jīng)過精確校準產(chǎn)生均勻、一致的可重復電場。

典型蜂窩電話附近的RF場強近似為60V/m (距離手機天線4cm處),遠離手機后場強降低。在距離手機10cm處,場強降至25V/m。因此在電波暗室內產(chǎn)生一個均勻的60V/m場強,以模擬DUT所處的RF環(huán)境(60V/m的輻射強度可以保證被測器件不至于發(fā)生電平鉗位,避免測量誤差)。所采用的射頻信號是在800MHz至1GHz蜂窩電話頻率范圍內變化的RF正弦波,使用1000Hz的音頻頻率進行調制,調制深度為100%。用217Hz頻率調制時可以得到類似結果,但1000Hz是更常用的音頻頻率,為便于評估,這里選擇了1000Hz。通過電波暗室的接入端口為DUT提供電源,并通過接入端口連接電壓表,讀取dBV值(相對于1V的dB)。通過調整DUT在電波暗室內的位置,并使用場強檢測儀可以精確校準RF場。

圖3. 使用圖2測試裝置得到的兩個雙運放的RF噪聲抑制測試結果

測試結果

兩個雙運放(MAX4232和競爭產(chǎn)品X)的測試結果如圖3所示,測量值為平均輸出dBV。RF頻率在800MHz至1GHz范圍內變化時,在均勻的60V/m電場中,MAX4232的平均輸出大約為-66dBV (500µVRMS相對于1V);競爭產(chǎn)品X的平均輸出大約為-18dBV (125mVRMS,相對于1V)。沒有RF信號時,電壓表的讀數(shù)為-86dBV。

因此,MAX4232輸出的變化量只有-20dB (-86dBV到-66dBV),即RF干擾導致MAX4232輸出從50µVRMS變化到500µVRMS。在RF干擾環(huán)境下,MAX4232的變化因子是10。因此可以推斷出MAX4232具有出色的RF抗干擾能力(-66dBV),不會產(chǎn)生明顯的輸出失真。

而器件X的噪聲抑制平均讀數(shù)僅有-18dBV,這意味著在RF影響下輸出變化為125mVRMS (相對于1V)。這個增加值很大,是正常值50µVRMS的2500倍。因此,器件X的RF抗干擾能力很差(-18dBV),當靠近蜂窩電話或其它RF源時可能無法正常工作。顯然,對于音頻處理應用如耳機放大器和話筒放大器,MAX4232是一個更好的選擇。

總結

總之,為了保證產(chǎn)品在RF環(huán)境下的工作質量,RF抗干擾能力的測量是電路板和IC制造商必須考慮的步驟。RF電波暗室測量裝置提供了一個既經(jīng)濟、靈活,又精確的RF抗干擾能力測量方法。



關鍵詞: 抗干擾 測量技術

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