WIFIAP项目 5G RX二次谐波超标案例分析

一、 问题的现象及描述

采用博通WIFI方案方案的两个项目在做CE高频杂散测试时发现5G RX出现10.359 GHz的高频杂散点,通过更换信道,该杂散点跟着改变,最终确认该频率是5G主信号的二倍频;如下图:

二、 问题分析

 由于这个高频杂散点随主频改变,并且是主频的二倍频,所以首先怀疑是TX的二次谐波,但测试的是RX杂散,故怀疑是RX测试时TX未完全关闭,导致射频通路上二次谐波超标,然后我们将天线直接去掉,发现在信宝测试结果未有任何改善,并在实验室用传导方式测试射频输出口,未发现二次谐波,并且射频通路有双工器,对二次谐波抑制较好,故可以判定RX的10.359G杂散不是从天线辐射出去;

通过软件方法给出解决方案nvram set sb/1/vcotune=1,可以降低3dB左右,但依然超标严重,但至少还是很有用;

 在实验室用频谱仪扫描发现10.359G这个杂散点在正面铝散热器和背面的两路电源处(SYNTH_VDD3_3V_C1和SYNTH_VDD3_3V_C0)能量最强,在信宝实验室测试也发现当DUT转到正面的铝散热器处超标最严重,故直接去掉铝散热器,但依然超标5~6dB,这里也说明铝散热器不能使用,辐射太严重;

 去掉正面铝散热器,依然超标5~6dB,这时在信宝测试,发现DUT转到PCB板背面辐射超标最严重,故开始在背面贴吸波材料+正面采用陶瓷散热器方案,这种方案可行,但一致性很难保证,并且不美观,遭到淘汰;

 既然知道辐射源,我们直接采用屏蔽罩方案,但在测试过程中发现只屏蔽背面,正面会超标很严重,单一屏蔽正面,背面又会超标很严重,故正反两面都需要屏蔽,拿了一块板做验证,将正反都屏蔽,发现超标更加严重,超标7~8dB,判断是没有将辐射源全部屏蔽,仔细排查PCB电路发现有三根电源线离SYNTH频率合成电源很近,怀疑是耦合到电源线上,电源线当天线将其辐射,

 既然怀疑是电源线充当天线,将辐射源辐射,故用铜箔纸将这些电源线屏蔽,在实验室测试,辐射减弱很多,超标2~4dB;但依然还是超标,并且测试发现超标最严重在正面,故怀疑是屏蔽罩焊接不良导致,将正面屏蔽罩重新焊接,然后测试发现RX杂散裕量0.2~0.7dB左右,勉强通过,焊接三台机测试发现稍微焊接不好屏蔽罩就会超标;

 通过上述措施,依然余量不是很足,故考虑从电影电路设计上看能否在优化一些余量,由于10.359GHz这个杂散点在频率合成电源处辐射能力最强,这两路电源设计如下:入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/ad46250c5e5f406f8fa3be71022449eb.png#pic_center)

既然知道源头是主芯片博通WIFI方案沿着SYNTH两路电源对外辐射的,在实验室定位问题时发现两路电源附近的地都有很强的杂散信号,这样会导致附近一些尖锐的器件都会形成天线对外辐射;故在芯片到电源间连接放一颗高频磁珠,并且去掉芯片管脚附近的滤波电容,在信宝实验室RX杂散有1~2dB的余量,到此解决了RX的10.359杂散点,华硕竞品在信宝实验室超标3~4dB,去掉金属散热器才可以PASS,故金属散热器不能加上去;

 RX杂散解决后,在信宝实验室细看TX杂散发现10.359超标7~10dB,最后在屏蔽罩内将FEM屏蔽或者晶振屏蔽都可以解决,屏蔽后会有10dB以上的余量,猜想原因可能是,10.359GHz的杂散耦合到晶振的金属和FEM的盖子上,然后又离屏蔽罩距离太近,导致杂散信号在盖子里面来回反射,导致这个频点的TX杂散也恶化很严重,故需要在屏蔽罩里对fem或者晶振进行屏蔽,其中最有效的是直接屏蔽晶振,但考虑到晶振温度超标等风险,选择了屏蔽FEM,到此10.359GHz在博通WIFI方案平台上的这个杂散问题得到解决。

三、 解决过程

增加正反屏蔽罩,并且正面屏蔽罩里对FEM进行单独屏蔽,SYNTH两路电源靠近芯片端的100nf滤波电容直接去掉,并且将0欧姆电阻改为高频磁珠。

四、 改进后效果

采用上述改进措施,工厂贴装10pcs拿到信宝进行测试,RX余量都在1.5d以上,TX杂散余量都在10dB以上

五、 结论

现在CE的标准越来越严,产品设计往往在最后的EMC高频杂散上出问题,对于以后像这种由芯片设计缺陷产生的杂散超标点,要首先定位到辐射源、辐射路径,然后从电路设计上和破坏辐射路径两方面着手,对其进行解决!

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