单极子和偶极子天线的抗干扰误解

anygo 发表于 2023-9-9 09:50

<div class='showpostmsg'>在蓝牙耳机应用中，会有很多抗干扰问题的投诉。

很多用户甚至工程师对天线的形态有一种谜一般的认知：“偶极天线的抗干扰比单极天线要好”。

这是完全错误的！偶极子和单极子和抗干扰没有半点关系！

抗干扰其实质是信噪比SNR的能力。天线的硬指标：效率，增益，波瓣.. 这会影响SNR， 
但这对单极还是偶极来说没影响。对于抗干扰，天线的选择，和简单的偶极还是单极没关系，

对于极化波才有关系，但是手机天线和耳机天线是双方的，没法统一；对于天线阵列beam-forming

才是真正意义的解决方法。

干扰主要来自带内，

还有些人认为“是2.5G手机的边带的干扰，不是带内干扰”，这就更离谱了。很简单，你在蓝牙耳机边上

打电话，你看是否能干扰到耳机？

还有一些可笑的认识，碰一下耳机，信号变好了，就说因为“人体是天线”，甚至RF工程师也这样说。

这太离谱了，完全背离了电磁波理论。
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BG8SF 发表于 2023-9-10 15:53

这就讲完了？还等着看楼主具体解释呢，突然就结束了！

等待楼主详细分析讲解

lkh747566933 发表于 2023-9-11 14:16

没有接触过天线知识，正好学习一下这方面的知识！

anygo 发表于 2023-9-14 11:24

我们接下来讨论影响干扰的一些因素。

目前我接触到的各类RF专家工程师解决蓝牙耳机产品抗干扰的一些方法：

1）加滤波器 FILTER；

2)  使用偶极子天线；

3）电源加电容，磁珠；

4）PCB LAYOUT外层铺铜 / 不铺铜，电源线加粗，及其layout的要注意

的一些规范；

5）何为看干扰？

 

我们先谈谈天线前端带通滤波器 BandPasss Filter的影响：

带通滤波器可以抗干扰吗？学过RF电路的都会知道，答案是肯定的。

但在蓝牙耳机中使用时候有效果吗？其实没毛用。

为啥呢？我们首先要搞清楚干扰源，是带内干扰还是带外干扰。

我可以肯定的说，几乎全部来自带内干扰，wifi，其它2.4G无线设备是主要干扰源。

实际来自市场的客户投诉的场景，可以毫无疑问的告诉我们是WIFI干扰。

很多专家认为带外手机会干扰，比如手机的2.5G若是带外干扰，这完全错误！

首先，EMI/EMC安规认证对手机的频带规范要求，手机的2.5G边带传导低于

-47dBM,我实际测试发现在2.48G处更低，而从手机天线辐射出来的强度就更低，

从基站出来的同样超低，这完全无法造成带外干扰。而一个简答方法测试，就是

你听音乐的时候，旁边的人打电话，你的音乐流不会卡顿。

而BP-filter对于带内干扰有用吗？毫无用处！

带内干扰毫无阻碍的通过，仅仅2dB的衰减。那为何原厂参考原理图都有filter

呢？原理很简单，RF电路调制会产生带外信号，而且幅度大的以至于传导超标。

记住，是传导超标，通常必定超标。不是辐射超标，因为蓝牙天线天生是窄带，

原因是蓝牙耳机的结构太紧凑，天线size太小，天线带宽受限。这样天生无法

将带外超标信号通过天线前端辐射出去。通常你看到的EMI超标，不是通过天线

辐射的，而是绝大多数是通过耳机的测试导线之类的产生的辐射。

最后，对于filter的讨论，加一点，增加BP-Filter会增加2dB的插损，以至于

灵敏度会下降相同的数值，这是负面作用，加不加由您。

 

下节讨论蓝牙专家对偶极天线的误解。

btty038 发表于 2023-9-14 19:50

楼主可以分享一个具体案列不？想进一步学习学习、、

anygo 发表于 2023-9-15 08:41

btty038 发表于 2023-9-14 19:50
楼主可以分享一个具体案列不？想进一步学习学习、、

好啊，我有不少蓝牙耳机项目可以和你一起讨论和分享。

我准备些图片来说明。

btty038 发表于 2023-9-15 20:07

anygo 发表于 2023-9-15 08:41
好啊，我有不少蓝牙耳机项目可以和你一起讨论和分享。

我准备些图片来说明。

期待一下  、、、、、、、

anygo 发表于 2023-9-19 16:27

anygo 发表于 2023-9-19 16:28

anygo 发表于 2023-9-19 16:37

anygo 发表于 2023-9-19 17:16

这是高通Qualcomm QCC3084的datasheet

请注意第一行。它也明确注明了BP-Filter是用在带外杂散抑制的，这要说明

一下，这个抑制是防止干扰别人，而不是被干扰。但是，还是有很多工程师

用想象来做设计，认为带通滤波器是防干扰的。看了这篇短文的弟兄，以后

就不要再这样想了。

其实，说句题外话。在这之前，我的产品被客户投诉说是看干扰不好，是因为

没加滤波器，幸好这个客户（英国客户）还私人关系认识英国高通，英国高通

在邮件上明确了不是因为没有滤波器的问题，并做了如上相仿的表述。顺便

说了一句很好奇，我们怎么通过的认证<img height="32" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/lol.gif" width="32" />

 

RF滤波器目前有用2种：

1）LTCC 低温共烧陶瓷型的，这个比较传统，一直以来都在使用；

2）SAW Surface Acoustic Wave声表滤波器，这个在RF领域较为新。

看起来类似，但二者的作用机理完全不一样。一个是陶瓷基材，另一个是

压电基材。实物上看，陶瓷大家都熟悉，SAW filter 的外观，很像裸Die，

实质是LiTaO3材料。国产的，据我观察基本上都是仿制村田的，pin2pin。

anygo 发表于 2023-9-19 17:21

anygo 发表于 2023-9-19 17:28

这是村田的SAW。国产的下图也上2个。哥还没遇到和村田的

size和脚位不一样的<img height="32" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/lol.gif" width="32" />

By the way，还有很多工程师甚至RF工程师，专家纠结匹配MATCH

电路放在什么地方，是在IC和filter之间，还是filter和天线之间，并且

很当回事<img height="32" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/lol.gif" width="32" />。这里，我要说，无论理论还是实践，放在那里都没问题。

只是哥习惯于放在Filter和天线之间。。。

anygo 发表于 2023-9-19 17:35

anygo 发表于 2023-9-21 11:07

anygo 发表于 2023-9-21 11:26

上图是一个蓝牙耳机PCB的RF局部，这是客户找的专家做的更改。

 

这个就是遭到客户投诉抗干扰不好，但是同样条件测试，和sony WF-1000

是一个级别的，事实是客户在亚马逊上卖的很好。始终不明白客户为何一直

这样投诉，真的欲哭无泪。

 

我要说的是，原设计是没有滤波器。后来要增加SAW，而且一定要SAW，

说是SAW比LTCC要好。（这真的是无语，专家都是靠想象吗？）修改过的就是

上图所示。但是其中有个非常明显的错误，就是微带线的宽度，蓝色

箭头所示。原来我设计的线宽0.13mm。被专家直接加宽到0.4mm。

这个特征阻抗已经明显偏离过大，可能专家以为越宽阻抗越低，衰减越小，

我猜他就是这样想。唉，现在的专家，就是能用嘴说，老大们还就信<img height="32" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/lol.gif" width="32" />

anygo 发表于 2023-9-21 14:55

有RF电路的PCB，发给板厂洗板时候，板厂通常EQ会问到：

“是否有阻抗控制要求，若有请指出”，这时候，你若嫌麻烦

自己控制，就指出来，就OK了。（但我这里告诉你，板厂也是

通过APP计算出来的，而不是最后用仪器测量再次测试出的

结果，板厂不会有网分。特征阻抗50欧或75欧主要的factor有

宽度，材质，厚度，间距，频率。）

 

最后，再啰嗦一下BP-FIlter。无论是LTCC还是SAW，

我最看重的是插损Insert Loss，只要这个参数，是铁是钢<img height="32" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/lol.gif" width="32" />

LTCC还是SAW都一样，哪个IL厉害用哪个。

 

滤波器到此结束<img height="26" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/wanwan48.gif" width="32" />

killer789 发表于 2023-9-24 18:53

翻译一下，为了满足法定的发射限制，在射频终端和天线之间通常需要一个带通滤波器来减少带外发射。要么是集成的(例如，low温度共烧陶瓷(LTCC)和表面声波(SAW))或分立元件滤波器可以使用。

anygo 发表于 2023-9-27 11:49

anygo 发表于 2023-9-27 11:57

上图是印刷天线，即PCB天线，典型的单极子天线。

下图是折合振子天线，常用的偶极子天线。

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单极子和偶极子天线的抗干扰误解