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                洋白銅屏蔽罩對零中頻手機射頻發射性能的影響

                洋白銅屏蔽罩對零中頻手機射頻發射性能的影響

                文章編輯:東莞市鑫林成金屬材料有限公司發布時間:瀏覽次數:
                [導讀:]成功的RF設計必須仔細注意整個設計過程中每個步驟及每個細節,這意味著必須在設計開始階段就要進行徹底的、仔細的規劃,并對每個設計步驟的進展進行全面持續的評估。 有時常出現 Shielding Cover蓋上去后,其性能劣化的現象,例如靈敏度變差,相位誤差變大……等,可..
                洋白銅屏蔽罩對零中頻手機射頻發射性能的影響

                成功的RF設計必須仔細注意整個設計過程中每個步驟及每個細節,這意味著必須在設計開始階段就要進行徹底的、仔細的規劃,并對每個設計步驟的進展進行全面持續的評估。

                        有時常出現 Shielding Cover蓋上去后,其性能劣化的現象,例如靈敏度變差,相位誤差變大……等,可能原因,便是由于 Shielding Cover與RF走線,或是匹配組件間的距離過近,其寄生電容影響了阻抗,尤其是 0402尺寸的組件,因為體積較大,更容易有這現象,此時可利用阻抗軟件先加以驗證,將 H1與H2,設為 100 mil,來模擬未加 Shielding Cover時的阻抗。接著再將實際的 H1值帶入,0402組件的高度,約20mil,因此 H2大約為H1-20。此時去比較阻抗的變化,便可得知 Shielding Cover與RF走線,或是匹配組件間的距離,是否會影響阻抗了[1-3]。

                       

                        然而相較于匹配組件或走線,通常 Shielding Cover蓋上去后,其性能劣化的現象,來自 PA的機會較大.

                        

                        因為 PA的能量本來就很大,加上體積較大,離Shielding Cover更近,所以這表示 PA耦合到 Shielding Cover的能量同樣很大,若Shielding Cover接地良好,原則上 PA耦合到Shielding Cover的能量,會通通流到 GND,但若 Shielding Cover與 Shielding Frame的接觸不夠好,那么PA耦合到Shielding Cover的能量,有一部分會反射,打到其他走線,若是打到 PA電源,那基本上所有發射性能都會劣化。

                        由于現今智能手機要求的 RF功能越來越多,這連帶使得零件數目越來越多,且越來越要求輕薄短小,而零中頻架構,由于具備了低成本,低復雜度,以及高整合度,這使得零中頻架構的收發器,在手持裝置,越來越受歡迎。但連帶也有一些缺失,其中一項便是所謂的 VCO Pulling[6-7],因此不論是高通,或是MTK,都會建議收發器與 PA要分別放在兩個獨立的屏蔽框里,也是為了避免 VCO Pulling,

                        

                        因此倘若 PA跟收發器在同一個Shielding下,沒有區隔開來,那情況更麻煩,因為除了 PA電源,也可能會打到收發器的相關電源走線,甚至透過 PA input走線跟接收走線,去打到 VCO,產生 VCO Pulling[4-5]。       


                        此時可以做實驗,去驗證是否 PA輸出訊號打到上述走線        


                        記得要加 DC Block,避免電源的直流訊號,回灌到 CMU跟PA,而 DC Block不是隨便串聯個電容就好了,因為電容值會影響 S11,若值不對,很可能其 PA輸出訊號都會被反射回來。而由[8]可知,串聯 56 pF電容,幾乎不會影響阻抗,因為原則上 RF Cable都是50奧姆,換言之,若擺放56 pF的 DC Block,亦即 PA輸出訊號會一路走 50奧姆,幾乎不會反射。


                        原則上這樣的實驗,其發射性能是一定會劣化,但要觀察是否為 Shielding Cover蓋上去后的現象,倘若同樣的現象完全復制出來,才可判定 Root Cause是 PA輸出訊號打到上述走線,例如 Shielding Cover蓋上去后,其傳導雜散會 Fail,但相位誤差依然 Pass,而上述實驗卻是傳導雜散跟相位誤差都 Fail,那就不能證明是PA輸出訊號打到上述走線。


                        由[1-3]可知,若 Shielding Cover與 Shielding Frame的接觸不是很緊密,則會產生時而開路,時而短路的情況發生,這樣的行為模式,宛如一個 Switch。而 Switch為非線性組件,會有非線性效應,諧波便是典型的非線性效應之一

                        

                        而任何金屬,若沒接地完全,那就是一個輻射體,因此 Shielding Cover加 ShieldingFrame,整個 Shielding Can宛如一個共振腔結構,會把PA耦合到 Shielding Cover的能量,輻射出去,當然 PA耦合到Shielding Cover的能量中,也包含了 PA非線性效應既有的諧波,若再加上 Shielding Cover與Shielding Frame的Switch效應,那么輻射雜散,亦即 Wireless的諧波,會更加強,會有超標的風險。

                        


                        原則上,前述的問題,可透過加強 Shielding Cover與Shielding Frame的接觸,

                        

                        以及加強 Shielding Cover與Housing金屬的接觸,

                        

                        使其耦合到 Shielding Cover上的發射訊號,通通流到GND[1-3,5]。


                        前述提到,若作了 Coupler回灌PA輸出的實驗,但現象卻與Shielding Cover蓋上去的現象不一致,那就不能證明是 PA輸出訊號,打到上述走線。此時問題可能是來自于 Shielding Cover與PA內部 Bond Wire的寄生效應,尤其是 Shielding Frame的架橋,

                        

                        因為相較于 Shielding Cover,其架橋的高度又更小,倘若 PA剛好在架橋下方,那寄生效應會很大,其 PA的特性可能會有所改變,導致發射性能劣化,若問題是來自寄生效應,那么就是 Shielding Cover的高度,以及架橋的位置,要重新調整,再不然就是 PA上方的 Shielding Cover,直接破孔開天窗。所以 Placement時,PA盡量不要在架橋跟 Shielding Frame的屋檐下方,避免寄生效應。


                        除了 PA之外,另外還需特別注意金屬表面的 Duplexer,例如 Taiyo的Duplexer,

                        

                        前述說過,任何金屬,若沒接地完全,那就是一個輻射體,故此時 Duplexer的金屬表面,會宛如一個輻射體,那么 Shielding Cover一蓋上去,就會產生上述的機制,打到上述走線,導致發射性能劣化,尤其是 LTE的Band 7,這種頻率很高的頻段,更是容易出狀況。此時可以在 Duplexer上方,置入導電泡棉,使Duplexer的金屬表面接地完全,便可消除其輻射體機制。當然,前提是 Shielding Cover要先接地完全。

                        

                盡管有以上的缺點,但是金屬屏蔽罩仍然非常有效,而且常常是隔離關鍵電路的唯一解決方案。


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