精準揪出天線/雜訊問題　無線效能優化有賴量測驗證(2)

系統內部雜訊抑制實測案例與解析

(承前文)經過天線調整的驗證之後，Throughput有了一定程度的改善，但在2.4GHz Channel 1, 11的RX(Downlink)數值仍不甚理想，TX(Uplink)的數值則非常好，通常此現象是由產品內部雜訊所造成，因此，無線效能改善的第二階段將進一步針對受測物(DUT)內部雜訊的分析與抑制實作提供經驗分享。

雜訊來源探測

電源、高速運算與通訊等主動元件與電路是雜訊的主要來源(圖6)，雜訊透過輻射以及實體電路傳導，進而影響天線收發或者無線通訊模組，造成Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)等無線性能變差，因此雜訊越小越好。

通常處理雜訊有兩大方向：PCB電路與機構設計。

• PCB電路設計：雜訊電路新增濾波器與電容等零件、更改電路走線與大量鋪地(Ground)，降低雜訊能量，以減少雜訊影響系統或天線的機會。
• 機構設計：封堵雜訊源與天線附近的結構縫隙，阻止雜訊洩漏影響天線收發。

在隔離室(Shielding Room)中，可透過高頻探棒(RF Probe)及頻譜分析儀等設備探測雜訊來源並選擇處理方式，例如百佳泰便可透過隔離室、頻譜分析儀、高頻探棒(RF Probe)等設備以及具備多年經驗的工程師，協助客戶收斂雜訊來源並提供雜訊處理建議。

圖7為測試設備和量測設備架設方式參考圖，左側為近場高頻探棒，高頻探棒外觀結構通常包含圓形與棒狀，不同大小的圓形結構會影響量測區域大小與不同頻率的能量強度，通常用於大範圍快速搜尋雜訊使用；棒狀探棒可直接接觸小區域、電路板線路與零件接腳，用於小範圍確認雜訊源。圖7右側則展示在隔離室內利用頻譜分析儀與高頻探棒搜尋電子產品雜訊來源的架設方式。

雜訊抑制處理方案

如同前文針對此案例的處理過程，由於機台的空間尺寸小且無法使用遮罩阻絕雜訊輻射源，調整PCB零件與走線有可能成效不彰。為避免浪費過多開發成本，選擇透過機構修改來應對雜訊挑戰。為提升隔離度，前面已經將天線修改為一前一後，機構對策將需要分別對兩支天線獨立處理，圖8及表5為相關對策說明。

經過以上解決方案的調整後，將使用頻譜分析儀來看2.4GHz頻段雜訊的變化量。通常雜訊對策不會一次到位，因為雜訊洩漏的地方有可能會互相影響，必須逐個量測並且制定對策，雜訊能量才會逐漸降低。

各項增加雜訊對策的量測結果如圖9及圖10所示。在所有對策都使用後，可看出雜訊能量在前牆天線(Front-End Antenna)於Channel 1降低6.92dB、Channel 11降低4.08dB，並且整個2.4GHz頻段明顯獲得改善；後牆天線(Back-End Antenna)於Channel 1反而提高2.53dB、Channel 11降低1.34dB，考量2.4GHz中後段明顯改善以及2.4GHz頻段雜訊峰值(Peak)降低，故也將Solution 5納入有效對策。

在頻譜分析儀上觀察到差異後，接著需要進行Throughput測試，確認這些解決方案對於Throughput的改善程度，並根據Throughput結果來決定採用全部或者部分雜訊對策。若Throughput數據與Criteria仍有段落差，也可以繼續增加雜訊對策，但這些對策需要考慮開發成本與開發進度，在品質與時程之間取得平衡。

由表6可得知，經過雜訊除錯後，20m模擬衰減距離的RX(Downlink)Throughput皆已優化至Pass，代表所採取的雜訊解決方案確實有效。100m模擬衰減距離的Throughput結果，同樣可看到Throughput獲得大幅改善，協助客戶解決終端使用者體驗不佳的問題。

無線效能測試助力產品優化

從本文分享的無線效能實測案例可得知，不論是天線設計的變更或是天線本體與布局設計的好壞，都會直接影響到Throughput的測試結果。因此，業者需要透過效能驗證找出問題並進行故障排除，例如百佳泰便可協助客戶找出問題核心，在可行的方案中提供建議並修正優化，更能依照實際使用場景，增加其他特定無線產品或不同無線協定的實際情境應用，量身打造特定場景的無線應用環境，協助針對Throughput進行優化。

除了協助發現及解決無線效能低落的問題，百佳泰也藉由導入AI與自動化解決方案並使用穩定的測試環境，確保每一次測試皆為「定性、定量、可重現」，以協助客戶快速分析產品效能。產品在經過驗證及問題改善後，將可為使用者帶來更佳體驗，是產品開發過程的重要環節。

(本文由百佳泰提供)

精準揪出天線/雜訊問題　無線效能優化有賴量測驗證(1)

精準揪出天線/雜訊問題　無線效能優化有賴量測驗證(2)