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确定RF抗干扰能力的测量技术

发布时间:2008/6/2 0:00:00 访问次数:451

  目前,大多数蜂窝电话采用时分多址( tdma)标准,这种复用技术以217hz的频率对高频载波进行通/断脉冲调制。容易受到rf干扰的ic会对该载波信号进行解调,再生出217hz及其谐波成分的信号。由于这些频谱成分的绝大多数都落入音频范围,因此它们会产生令人生厌的“嗡嗡”声。由此可见,rf抗干扰能力较差的电路会对蜂窝电话的rf信号解调,并会产生不希望听到的低频噪音。作为质量保证的测试手段,测量时需要将电路置于rf环境中,该环境要与正常操作时电路的工作环境相当。

  本文说明了一种通用的集成电路rf噪声抑制测量技术。rf抗干扰能力测试将电路板置于可控制的rf信号电平下,rf电平代表电路工作时可能受到的干扰强度。从而产生了一个标准化、结构化的测试方法,使用这种方法能够得到在质量分析中可重复的测试结果。这样的测试结果有助于ic选型,从而获得能够抵抗rf噪声的电路。

  可以将被测器件( dut)靠近正在工作的蜂窝电话,以测试其rf敏感度。但是,为了得到一个精确的、具有可重复性的测试结果,需要采用一种固定的测量方法,在可重复的rf场内测试dut。解决方案是采用rf测试电波暗室,提供一个可精确控制的rf场,相当于典型移动电话所产生的rf场。

rf抗干扰能力测试装置

  下面我们对max4232双运放和一款竞争产品x的rf抗干扰能力测试结果进行比较。rf抗干扰能力测试电路(图1)给出了待测双运放的电路板连接。每个运算放大器配置成交流放大器。没有交流信号输入时,输出设置在1.5v直流电平(vcc=3v)。反相输入通过模拟输入端pc板引线的1.5英寸环线短路至地。该环路用来模拟实际的引线效应,实际引线在工作频率下相当于天线,接收、解调rf信号。在输出端连接一个电压表(dbv),测量、量化运算放大器的rf噪声抑制能力。

  maxim的rf测试装置(图2)产生用于测试rf抗干扰能力的rf场。测试电波暗室具有一个屏蔽室,作用与法拉第腔的屏蔽室类似,具有连接电源和输出监视器的端口。把下面列举的设备连接起来就可以组成测试装置:

信号发生器:9khz至3.3ghz (rhode & schwarz sml-03)
rf功率放大器:800mhz至1ghz,20w (ophir 5124)
功率计:25mhz至1ghz (rhode & schwarz)
平行线单元(电波暗室)
场强检测仪
计算机(pc)
电压表(dbv)

  信号发生器产生所需频率的rf调制信号,并将其馈送到功率放大器。通过一个与功率计连接的定向耦合器测量并监视功率放大器( pa)输出。计算机通过控制信号发生器输出的频率范围、调制类型、调制百分比以及pa的功率输出建立所需要的rf场。电场通过天线(平面型)在屏蔽电波暗室内辐射,经过精确校准产生均匀、一致的可重复电场。

  典型蜂窝电话附近的rf场强近似为60v/m(距离手机天线4cm处),远离手机后场强降低。在距离手机10cm处,场强降至25v/m。因此在电波暗室内产生一个均匀的60v/m场强,以模拟dut所处的rf环境(60v/m的辐射强度可以保证被测器件不至于发生电平钳位,避免测量误差)。所采用的射频信号是在800mhz至1ghz蜂窝电话频率范围内变化的rf正弦波,使用1000hz的音频频率进行调制,调制深度为100%。用217hz频率调制时可以得到类似结果,但1000hz是更常用的音频频率,为便于评估,这里选择了1000hz。通过电波暗室的接入端口为dut提供电源,并通过接入端口连接电压表,读取dbv值(相对于1v的db)。通过调整dut在电波暗室内的位置,并使用场强检测仪可以精确校准rf场。

测试结果

两个双运放(max4232和竞争产品x)的测试结果如图3所示,测量值为平均输出dbv。rf频率在800mhz至1ghz范围内变化时,在均匀的60v/m电场中,max4232的平均输出大约为-66dbv(500μvrms相对于1v);竞争产品x的平均输出大约为-18dbv(125mvrms,相对于1v)。没有rf信号时,电压表的读数为-86dbv。

因此,max4232输出的变化量只有-20db (-86dbv到-66dbv),即rf干扰导致max4232输

  目前,大多数蜂窝电话采用时分多址( tdma)标准,这种复用技术以217hz的频率对高频载波进行通/断脉冲调制。容易受到rf干扰的ic会对该载波信号进行解调,再生出217hz及其谐波成分的信号。由于这些频谱成分的绝大多数都落入音频范围,因此它们会产生令人生厌的“嗡嗡”声。由此可见,rf抗干扰能力较差的电路会对蜂窝电话的rf信号解调,并会产生不希望听到的低频噪音。作为质量保证的测试手段,测量时需要将电路置于rf环境中,该环境要与正常操作时电路的工作环境相当。

  本文说明了一种通用的集成电路rf噪声抑制测量技术。rf抗干扰能力测试将电路板置于可控制的rf信号电平下,rf电平代表电路工作时可能受到的干扰强度。从而产生了一个标准化、结构化的测试方法,使用这种方法能够得到在质量分析中可重复的测试结果。这样的测试结果有助于ic选型,从而获得能够抵抗rf噪声的电路。

  可以将被测器件( dut)靠近正在工作的蜂窝电话,以测试其rf敏感度。但是,为了得到一个精确的、具有可重复性的测试结果,需要采用一种固定的测量方法,在可重复的rf场内测试dut。解决方案是采用rf测试电波暗室,提供一个可精确控制的rf场,相当于典型移动电话所产生的rf场。

rf抗干扰能力测试装置

  下面我们对max4232双运放和一款竞争产品x的rf抗干扰能力测试结果进行比较。rf抗干扰能力测试电路(图1)给出了待测双运放的电路板连接。每个运算放大器配置成交流放大器。没有交流信号输入时,输出设置在1.5v直流电平(vcc=3v)。反相输入通过模拟输入端pc板引线的1.5英寸环线短路至地。该环路用来模拟实际的引线效应,实际引线在工作频率下相当于天线,接收、解调rf信号。在输出端连接一个电压表(dbv),测量、量化运算放大器的rf噪声抑制能力。

  maxim的rf测试装置(图2)产生用于测试rf抗干扰能力的rf场。测试电波暗室具有一个屏蔽室,作用与法拉第腔的屏蔽室类似,具有连接电源和输出监视器的端口。把下面列举的设备连接起来就可以组成测试装置:

信号发生器:9khz至3.3ghz (rhode & schwarz sml-03)
rf功率放大器:800mhz至1ghz,20w (ophir 5124)
功率计:25mhz至1ghz (rhode & schwarz)
平行线单元(电波暗室)
场强检测仪
计算机(pc)
电压表(dbv)

  信号发生器产生所需频率的rf调制信号,并将其馈送到功率放大器。通过一个与功率计连接的定向耦合器测量并监视功率放大器( pa)输出。计算机通过控制信号发生器输出的频率范围、调制类型、调制百分比以及pa的功率输出建立所需要的rf场。电场通过天线(平面型)在屏蔽电波暗室内辐射,经过精确校准产生均匀、一致的可重复电场。

  典型蜂窝电话附近的rf场强近似为60v/m(距离手机天线4cm处),远离手机后场强降低。在距离手机10cm处,场强降至25v/m。因此在电波暗室内产生一个均匀的60v/m场强,以模拟dut所处的rf环境(60v/m的辐射强度可以保证被测器件不至于发生电平钳位,避免测量误差)。所采用的射频信号是在800mhz至1ghz蜂窝电话频率范围内变化的rf正弦波,使用1000hz的音频频率进行调制,调制深度为100%。用217hz频率调制时可以得到类似结果,但1000hz是更常用的音频频率,为便于评估,这里选择了1000hz。通过电波暗室的接入端口为dut提供电源,并通过接入端口连接电压表,读取dbv值(相对于1v的db)。通过调整dut在电波暗室内的位置,并使用场强检测仪可以精确校准rf场。

测试结果

两个双运放(max4232和竞争产品x)的测试结果如图3所示,测量值为平均输出dbv。rf频率在800mhz至1ghz范围内变化时,在均匀的60v/m电场中,max4232的平均输出大约为-66dbv(500μvrms相对于1v);竞争产品x的平均输出大约为-18dbv(125mvrms,相对于1v)。没有rf信号时,电压表的读数为-86dbv。

因此,max4232输出的变化量只有-20db (-86dbv到-66dbv),即rf干扰导致max4232输

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