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洋白銅屏蔽罩對(duì)零中頻手機(jī)射頻發(fā)射性能的影響

洋白銅屏蔽罩對(duì)零中頻手機(jī)射頻發(fā)射性能的影響

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[導(dǎo)讀:]成功的RF設(shè)計(jì)必須仔細(xì)注意整個(gè)設(shè)計(jì)過程中每個(gè)步驟及每個(gè)細(xì)節(jié),這意味著必須在設(shè)計(jì)開始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細(xì)的規(guī)劃,并對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)步驟的進(jìn)展進(jìn)行全面持續(xù)的評(píng)估。 有時(shí)常出現(xiàn) Shielding Cover蓋上去后,其性能劣化的現(xiàn)象,例如靈敏度變差,相位誤差變大……等,可..
洋白銅屏蔽罩對(duì)零中頻手機(jī)射頻發(fā)射性能的影響

成功的RF設(shè)計(jì)必須仔細(xì)注意整個(gè)設(shè)計(jì)過程中每個(gè)步驟及每個(gè)細(xì)節(jié),這意味著必須在設(shè)計(jì)開始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細(xì)的規(guī)劃,并對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)步驟的進(jìn)展進(jìn)行全面持續(xù)的評(píng)估。

        有時(shí)常出現(xiàn) Shielding Cover蓋上去后,其性能劣化的現(xiàn)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?yàn)轶w積較大,更容易有這現(xiàn)象,此時(shí)可利用阻抗軟件先加以驗(yàn)證,將 H1與H2,設(shè)為 100 mil,來模擬未加 Shielding Cover時(shí)的阻抗。接著再將實(shí)際的 H1值帶入,0402組件的高度,約20mil,因此 H2大約為H1-20。此時(shí)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(huì)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(xiàn)象,來自 PA的機(jī)會(huì)較大.

        

        因?yàn)?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(huì)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(huì)反射,打到其他走線,若是打到 PA電源,那基本上所有發(fā)射性能都會(huì)劣化。

        由于現(xiàn)今智能手機(jī)要求的 RF功能越來越多,這連帶使得零件數(shù)目越來越多,且越來越要求輕薄短小,而零中頻架構(gòu),由于具備了低成本,低復(fù)雜度,以及高整合度,這使得零中頻架構(gòu)的收發(fā)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(xiàng)便是所謂的 VCO Pulling[6-7],因此不論是高通,或是MTK,都會(huì)建議收發(fā)器與 PA要分別放在兩個(gè)獨(dú)立的屏蔽框里,也是為了避免 VCO Pulling,

        

        因此倘若 PA跟收發(fā)器在同一個(gè)Shielding下,沒有區(qū)隔開來,那情況更麻煩,因?yàn)槌?PA電源,也可能會(huì)打到收發(fā)器的相關(guān)電源走線,甚至透過 PA input走線跟接收走線,去打到 VCO,產(chǎn)生 VCO Pulling[4-5]。       


        此時(shí)可以做實(shí)驗(yàn),去驗(yàn)證是否 PA輸出訊號(hào)打到上述走線        


        記得要加 DC Block,避免電源的直流訊號(hào),回灌到 CMU跟PA,而 DC Block不是隨便串聯(lián)個(gè)電容就好了,因?yàn)殡娙葜禃?huì)影響 S11,若值不對(duì),很可能其 PA輸出訊號(hào)都會(huì)被反射回來。而由[8]可知,串聯(lián) 56 pF電容,幾乎不會(huì)影響阻抗,因?yàn)樵瓌t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(hào)會(huì)一路走 50奧姆,幾乎不會(huì)反射。


        原則上這樣的實(shí)驗(yàn),其發(fā)射性能是一定會(huì)劣化,但要觀察是否為 Shielding Cover蓋上去后的現(xiàn)象,倘若同樣的現(xiàn)象完全復(fù)制出來,才可判定 Root Cause是 PA輸出訊號(hào)打到上述走線,例如 Shielding Cover蓋上去后,其傳導(dǎo)雜散會(huì) Fail,但相位誤差依然 Pass,而上述實(shí)驗(yàn)卻是傳導(dǎo)雜散跟相位誤差都 Fail,那就不能證明是PA輸出訊號(hào)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(huì)產(chǎn)生時(shí)而開路,時(shí)而短路的情況發(fā)生,這樣的行為模式,宛如一個(gè) Switch。而 Switch為非線性組件,會(huì)有非線性效應(yīng),諧波便是典型的非線性效應(yīng)之一

        

        而任何金屬,若沒接地完全,那就是一個(gè)輻射體,因此 Shielding Cover加 ShieldingFrame,整個(gè) Shielding Can宛如一個(gè)共振腔結(jié)構(gòu),會(huì)把PA耦合到 Shielding Cover的能量,輻射出去,當(dāng)然 PA耦合到Shielding Cover的能量中,也包含了 PA非線性效應(yīng)既有的諧波,若再加上 Shielding Cover與Shielding Frame的Switch效應(yīng),那么輻射雜散,亦即 Wireless的諧波,會(huì)更加強(qiáng),會(huì)有超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

        


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

        

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

        

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


        前述提到,若作了 Coupler回灌PA輸出的實(shí)驗(yàn),但現(xiàn)象卻與Shielding Cover蓋上去的現(xiàn)象不一致,那就不能證明是 PA輸出訊號(hào),打到上述走線。此時(shí)問題可能是來自于 Shielding Cover與PA內(nèi)部 Bond Wire的寄生效應(yīng),尤其是 Shielding Frame的架橋,

        

        因?yàn)橄噍^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(yīng)會(huì)很大,其 PA的特性可能會(huì)有所改變,導(dǎo)致發(fā)射性能劣化,若問題是來自寄生效應(yīng),那么就是 Shielding Cover的高度,以及架橋的位置,要重新調(diào)整,再不然就是 PA上方的 Shielding Cover,直接破孔開天窗。所以 Placement時(shí),PA盡量不要在架橋跟 Shielding Frame的屋檐下方,避免寄生效應(yīng)。


        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(gè)輻射體,故此時(shí) Duplexer的金屬表面,會(huì)宛如一個(gè)輻射體,那么 Shielding Cover一蓋上去,就會(huì)產(chǎn)生上述的機(jī)制,打到上述走線,導(dǎo)致發(fā)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(shí)可以在 Duplexer上方,置入導(dǎo)電泡棉,使Duplexer的金屬表面接地完全,便可消除其輻射體機(jī)制。當(dāng)然,前提是 Shielding Cover要先接地完全。

        

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


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