单极子和偶极子天线的抗干扰误解

anygo

单极子和偶极子天线的抗干扰误解 [复制链接]

 

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。

BG8SF

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

没有接触过天线知识，正好学习一下这方面的知识！

anygo

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

楼主可以分享一个具体案列不？想进一步学习学习、、

anygo

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

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

 

anygo

 

anygo

 

anygo

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

 

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

 

anygo

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

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。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

 

anygo

 

anygo

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

 

anygo

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

LTCC还是SAW都一样，哪个IL厉害用哪个。

 

滤波器到此结束

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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。

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anygo

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。