CN115333555A - 一种通信设备自组合干扰点消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信设备自组合干扰点消除方法及装置，首先采用射频线将频谱仪连接到接收机的射频口，对工作频段进行逐段扫描，记录工作频段的自组合干扰点分布，然后选取与自组合干扰点频率适配的探头连接线的后端连接到频谱仪，采用探针点触接收机各观测点，通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，当判断出当前观测点与所选取的自组合干扰点有关时，在观测点与接收机射频器件交汇的位置，增加滤波电路，消除对应的自组合干扰。本发明低成本低投入的减少和压制控制信号、PCB布局串扰、控制、电源传导辐射所产生的自组合干扰点，提高接收机极限接收能力。

Description

一种通信设备自组合干扰点消除方法及装置

技术领域

本申请属于无线通信技术领域，尤其涉及一种通信设备自组合干扰点消除方法及装置。

背景技术

无线通信的质量主要受发射功率、接收灵敏度和环境底噪影响，在无线通信中，发射机的天线端发射的功率越大，无线信号传播的距离越远，通信距离也越远。接收机所能解调出信号的最小接收功率称为接收灵敏度，接收灵敏度类似于人们沟通交谈时的听力，提高信号的接收灵敏度可使无线产品具有更强地捕获弱信号的能力。随着传输距离的增加，接收信号变弱，高灵敏度的无线设备仍可以接收数据，维持稳定连接，大幅提高传输距离。

例如普通11g产品的接收灵敏度一般为-85dBm，市面上的无线产品接收灵敏度最高可达-105dBm，比普通产品提高了20dB。而专业的接收机的接收灵敏度可以达到-120dBm。每增加3dB，接收灵敏度提高一倍。

环境底噪指通信环境中存在的噪声，包含雷达波、高压电、工业噪声、大气噪声、太阳热噪声等，当环境底噪高于接收机解调门限(一般为接收灵敏度+6dB)，接收机将无法工作于极限距离，通信距离将缩短，质量将变差。

自组合干扰点为接收机自身存在的固有通信干扰点，为工作频段内频点，主要影响因素为系统时钟信号、控制信号、器件自谐振点、电源模块开关频率、PCB布线等，当接收机的工作频点与自组合干扰点相同时，极限距离的接收信号将被自组合干扰点覆盖，导致接收机无法解调有用信号。一般通信系统中，接收灵敏度远低于环境底噪，接收机自组合干扰点高于接收灵敏度，与环境底噪相比，有高有低，因此无线通信的极限通信质量主要受设备自组合干扰点和环境底噪影响。

环境底噪受地理位置影响，很难克服。为了提升无线通信的极限通信能力，通常可以对接收机自组合干扰点进行能减少和压制，让自组合干扰点低于解调门限。

自组合干扰点可通过频谱仪RF输入口连接接收机的输入输出射频端口观测到，目前有效减少自组合干扰点的方法如下：

1、改变系统时钟频率，让时钟的倍频信号频率不与接收机工作频点重合，如接收机工作于50MHz，当系统时钟频率为5MHz时，10倍频为50MHz，有极大可能影响接收机50MHz的极限接收能力，若将时钟频率修改为5.3MHz，9倍频为47.7MHz，10倍频为53MHz，接收机将不会因时钟问题影响50MHz的极限接受能力。

2、电源模块开关频率一般为50-700KHz左右，尤其是低频部分，频段内遍布以开关频率为间隔的干扰信号，可通过LC滤波与更换开关频率的方法综合处理这种影响。

3、器件自谐振点的影响，可通过更换合适的器件将自谐振点移出工作频段，来解决自谐振点的影响。

4、PCB布局中，电源、控制、射频之间存在复杂的串扰，包括电源与电源，电源与控制，控制与控制等多种多样的影响，通过传导、辐射等方式，在接收机的射频端产生自组合干扰点，实际使用中，针对性的改版和屏蔽，能起到一定的改善作用。

然而改变系统时钟频率，只是将自组合干扰点移走了，例如V/UHF电台的为频率覆盖30-700MHz左右，因时钟频率较低，改变频率后，倍频点仍在电台的工作频段内，仍然会影响电台的接收机极限接收能力，而且改变系统时钟频率可能会影响整个系统的协议与时钟同步，改动工作量较大。另外，PCB布局串扰非常复杂，改变布局重新改版后可能会出现原有自组合干扰点未解决，出现新的自组合干扰点的情况，改动效果是优化还是劣化难以预料，需多次改版才能慢慢改善这个效果，人力物力成本非常高。

对于控制信号、PCB布局串扰、控制、电源传导辐射到射频上的干扰等问题，现有技术方案无法有效的观测和解决。已有方案无法低成本低投入且高效的减小自组合干扰点对接收机极限接收能力的影响。

发明内容

本申请的目的是提供一种通信设备自组合干扰点消除方法及装置，克服现有技术自组合干扰点消除难，成本较高的技术问题。

为了实现上述目的，本申请技术方案如下：

一种通信设备自组合干扰点消除方法，包括：

采用射频线将频谱仪连接到接收机的射频口，对工作频段进行逐段扫描，记录工作频段的自组合干扰点分布；

从工作频段的自组合干扰点分布中，选取当前要消除的自组合干扰点，将频谱仪中心频点设置为所选取的自组合干扰点频率，将与所选取的自组合干扰点频率适配的探头连接线的后端连接到频谱仪，所述探头连接线的前端包括探针和接地端，所述接地端接地；

采用探针点触接收机各观测点，通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关；

当判断出当前观测点与所选取的自组合干扰点有关时，在观测点与接收机射频器件交汇的位置，增加滤波电路，消除对应的自组合干扰。

进一步的，所述探针连接有并联的第一电阻R1和第一电容C1。

进一步的，所述第一电阻R1的阻值为观测点等效电阻的10倍以上，所述第一电容C1的自谐振频率大于工作频段。

进一步的，所述探头连接线后端两个端子之间连接有串联的可变电阻R2和可变电容C2。

进一步的，所述通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，包括：

若点触各观测点时频谱仪显示波形相比点触接收机射频地时频谱仪显示波形，频谱中心频点出现新增峰值点，则判断当前观测点与所选取的自组合干扰点有关。

本申请还提出了一种通信设备自组合干扰点消除装置，包括频谱仪和探头连接线，其中：

所述频谱仪，采用射频线连接到接收机的射频口，对工作频段进行逐段扫描，记录工作频段的自组合干扰点分布，从工作频段的自组合干扰点分布中，选取当前要消除的自组合干扰点，将频谱仪中心频点设置为所选取的自组合干扰点频率；

所述探头连接线，与所选取的自组合干扰点频率适配，所述探头连接线的后端连接到频谱仪，所述探头连接线的前端包括探针和接地端，所述接地端接地，采用探针点触接收机各观测点，通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，当判断出当前观测点与所选取的自组合干扰点有关时，在观测点与接收机射频器件交汇的位置，增加滤波电路，消除对应的自组合干扰。

进一步的，所述探针连接有并联的第一电阻R1和第一电容C1。

进一步的，所述第一电阻R1的阻值为观测点等效电阻的10倍以上，所述第一电容C1的自谐振频率大于工作频段。

进一步的，所述探头连接线后端两个端子之间连接有串联的可变电阻R2和可变电容C2。

进一步的，所述通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，包括：

若点触各观测点时频谱仪显示波形相比点触接收机射频地时频谱仪显示波形，频谱中心频点出现新增峰值点，则判断当前观测点与所选取的自组合干扰点有关。

本申请提出的一种通信设备自组合干扰点消除方法及装置，针对现有技术无法直接观测控制信号、PCB布局串扰、控制、电源传导辐射与自组合干扰点的关系，对于这些原因产生的自组合干扰点，无法有效快捷的减少这些影响等问题。在不改变时钟频率和PCB布局的情况下，低成本低投入的减少和压制控制信号、PCB布局串扰、控制、电源传导辐射所产生的自组合干扰点，提高接收机极限接收能力。对PCB布局优化、串扰解决有促进作用，改善了现有方案PCB改版效果难以预计的不足。本申请通过设计一套简单的观测系统，有效的解决了已有技术的缺陷，通过观测干扰产生的位置进行滤波，从源头上减小了自组合干扰点对接收机极限接收能力的影响，而且本申请的技术方案投入成本极低。

附图说明

图1为本申请通信设备自组合干扰点消除方法流程图；

图2为本申请实施例探头连接线示意图；

图3为本申请实施例频谱观测对比图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

接收机的射频电路部分一般都会包含分立式射频切换开关、集成射频开关、低噪放等需要控制信号的电路，这些电路将系统的射频部分与控制部分进行了电气连接，从而在射频部分中产生自组合干扰点。被申请的总体思路就是在不改变时钟频率和PCB布局的情况下，低成本低投入的减少和压制控制信号、PCB布局串扰、控制、电源传导辐射所产生的自组合干扰点，提高接收机极限接收能力。

在一个实施例中，如图1所示，提出了一种通信设备自组合干扰点消除方法，包括：

步骤S1、采用射频线将频谱仪连接到接收机的射频口，对工作频段进行逐段扫描，记录工作频段的自组合干扰点分布。

频谱仪是常用来观测自组合干扰点分布的仪器，采用射频线连接频谱仪和接收机的射频口，则可以观测到接收机接收信号在工作频段的波形。对工作频段进行逐段扫描，覆盖所有工作频点，即可观测到工作频段的自组合干扰点分布。当在某个频段发现干扰点大于解调门限时，则记录该工作频段所对应的自组合干扰点，待后续处理。

步骤S2、从工作频段的自组合干扰点分布中，选取当前要消除的自组合干扰点，将频谱仪中心频点设置为所选取的自组合干扰点频率，将与所选取的自组合干扰点频率适配的探头连接线的后端连接到频谱仪，所述探头连接线的前端包括探针和接地端，所述接地端接地。

本实施例从工作频段的自组合干扰点分布中，选取当前要消除的自组合干扰点。然后调整频谱仪所显示的频段，中心频点设置为自组合干扰点频率，方便精确观测信号差异。

之前在观测自组合干扰点时，频谱仪是使用射频线直接连接接收机射频口，无法直接观测到该自组合干扰点与哪些控制信号有关。为了观测到这种关系，本申请设计一种探头连接线，探头连接线的后端连接到频谱仪，探头连接线的前端用于点触接收机上的各个观测点，前端与后端之间是传输线。

如图2所示，所述探头连接线的前端包括探针和接地端，在观测时，将接地端接地，手持探头连接线的前端，以探针点触接收机上各个观测点来观测。

各个观测点包括接收机电路板上各控制信号、电源节点等，将探针点触这些观测点，就可以利用频谱的特性观测到频谱波形表现。又因为射频电路的控制信号有时会高达+500V，为了保护频谱仪，本实施例探头连接线需具备隔直、耐高压且不影响原信号的能力。

在一个具体的实施例中，所述探针连接有并联的第一电阻R1和第一电容C1。使得探头连接线需具备隔直、耐高压且不影响原信号的能力。

R1为阻性负载，对被测信号有分压的作用，影响被测信号的幅度，因此R1的参数选择为测试点等效电阻的10倍以上，减小分压对被测信号功能的影响。

C1为容性负载，对被测信号有滤波的作用，影响被测信号的上升沿下降沿的时间，控制信号的时钟一般为5-30MHz左右。C1的Q值，对信号的损耗有影响，Q值大，损耗小，但Q值并不是越大越好，Q值过大可能会出现介质击穿现象。另外C1的自谐振频率，需要大于工作频带，否则C1工作于自谐振频率以上，将呈现感性负载特性。因此C1的参数选择主要考虑5MHz左右时钟信号的高低电平判决、电容自生的Q值与自谐振频率即可。

本实施例接地端会产生寄生电感，与容性负载和阻性负载可发生谐振，从而使显示的信号上出现振铃。探头接地端设计时应尽量短，寄生电感≈1nH/mm。

本实施例探针用于点触观测点，接地端一般采用拖尾鳄鱼夹，探头前端电路用以减小负载效应，提供隔直、耐高压能力，保护频谱仪。探头前端与探头后端之间时传输线，用于延长测试距离，需根据频率考虑长线匹配。

在一个具体的实施例中，所述探头连接线后端两个端子之间连接有串联的可变电阻R2和可变电容C2。

可变电阻R2和可变电容C2作为补偿器用于匹配探头连接线与频谱仪阻抗。根据不同频段测试要求，对探头前端、传输线和补偿器进行参数计算调整，就能得到相应频段探头。

传输线可根据工作频段进行适应设计，若探头工作于窄带，传输线可根据具体频率调整长度进行长线匹配，若探头工作于宽带，则可将传输线的长度进行折中设计，减小相位的影响。

R2、C2串联网络组成补偿器，对频谱仪端口输入阻抗进行匹配，频谱仪端口输入阻抗RS一般为50Ω。根据补偿衰减器理论，为维持信号在较大频域内线性衰减，可调节可变电容C2，使输入网络和输出网络的时间常数相等，R1C1＝RS(C2+C3)，式中C3为传输线总电容。为改善探头的高频增益，可调节电阻R2，使负载阻抗逼近于传输线特征阻抗。

以VHF为例，工作频段为30-88MHz，探头的阻性负载R1可选用9MΩ。C1为探头的容性负载可选用容值为20-100pF，Q值大于10000，自谐振频率大于88MHz的高Q电容。接地端选30MM左右，在不影响测试的情况下尽量短。传输线按50MHz进行长线匹配，特征阻抗50Ω。传输线总电容C3在匹配的情况下可忽略，因此9MΩ*C1＝50Ω*C2，取C1为20pF，C2为3.6uF。根据现有参数，推算出R2为0Ω时，负载阻抗逼近于传输线特征阻抗。VHF频段探头模型的计算参数与示波器探头近似，因此在该频段，也可借用示波器探头用于测试，实测效果相近，既能衰减高压信号保护频谱仪，又能用于观测低频控制信号的高频表现，方便实用。

步骤S3、采用探针点触接收机各观测点，通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关。

本实施例频谱仪连接探头连接线后端，探针点触各控制信号、电源节点，来发现与点触接收机射频地的信号区别。若点触各观测点时频谱仪显示波形相比点触接收机射频地时频谱仪显示波形，频谱中心频点出现新增峰值点，则判断当前观测点与所选取的自组合干扰点有关。

一般情况下，观测到的波形与射频地的波形对比后，若频谱中心频点明显抬起，且相比与射频地波形，该峰值点为新增峰值点，则该控制信号或电源节点与自组合干扰点的产生有关。

需要说明的是，本实施例频谱中心频点明显抬起，可以通过设置阈值来进行判定，这里不再赘述。

如图3所示，图3中上部为点触接收机射频地的频谱波形，下部为点触一个观测点的频谱波形。可以看出频谱中心频点明显发生变化，且新增峰值点，因而判断该观测点与自组合干扰点的产生有关。图3为处理设备31MHz自组合干扰点的波形对比图，其中上图波形中心频率为31MHz，在31.45MHz附近有峰值抬起，下图波形在31和31.45MHz附近均有峰值抬起，因控制信号、电源节点等信号为低频或直流信号，可判断该信号与自组合干扰点有关。

步骤S4、当判断出当前观测点与所选取的自组合干扰点有关时，在观测点与接收机射频器件交汇的位置，增加滤波电路，消除对应的自组合干扰。

无线通信设备电路，一般由电源、控制电路、射频电路组成，射频电路包含了通信所需的通道、开关、滤波器、放大器等，由许多射频器件组成，某些射频器件正常工作需要电源、控制电路，为它提供相应的电压与控制信号。若判断当前观测点与自组合干扰有关，则在控制信号或电源节点与其对应的射频器件交汇的位置，一般为该射频器件附近射频地，增加滤波电路，对控制信号或电源节点进行LC滤波。对于正常工作实现功能需要供电和控制信号的射频器件，器件上有相应的引脚或焊点等位置，如现有一个6个引脚单刀双掷的射频开关芯片，控制不同的开关通断状态需要一到两位控制位，开关正常工作还需要有合适的电压供电，开关上的电源和控制引脚就是这个交汇位置。其中在对低频控制信号进行滤波时，电感电容参数需根据时钟频率与芯片的高低电平识别能力进行合理选择，避免LC的储能特性对控制信号的逻辑产生影响。

合理滤波后，频谱仪再次使用射频线连接接收机的射频口，观测原自组合干扰点，若滤波有效果，可观测到原自组合干扰点峰值压低，且低于接收机解调门限，不再影响该频点极限通信能力，则消除了自组合干扰。

通过对整个工作频段的自组合干扰点都一一进行上述操作后，可以减少和压制控制信号、PCB布局串扰、控制、电源传导辐射所产生的自组合干扰点，提高接收机极限接收能力。

本申请技术方案已在多款VHF、UHF、V/UHF电台、合路器、滤波器产品上验证该发明的可行性，除去器件自谐振产生的干扰点，90％的自组合干扰点得到了优化，设备的极限接受能力得到了增强。同时，在实际使用中，确实对PCB布局优化有一定指导作用，减少了无效PCB改版，降低了PCB制板成本。

在另一个实施例中，本申请还提供了一种通信设备自组合干扰点消除装置，包括频谱仪和探头连接线，其中：

所述频谱仪，采用射频线连接到接收机的射频口，对工作频段进行逐段扫描，记录工作频段的自组合干扰点分布，从工作频段的自组合干扰点分布中，选取当前要消除的自组合干扰点，将频谱仪中心频点设置为所选取的自组合干扰点频率；

所述探头连接线，与所选取的自组合干扰点频率适配，所述探头连接线的后端连接到频谱仪，所述探头连接线的前端包括探针和接地端，所述接地端接地，采用探针点触接收机各观测点，通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，当判断出当前观测点与所选取的自组合干扰点有关时，在观测点与接收机射频器件交汇的位置，增加滤波电路，消除对应的自组合干扰。

关于通信设备自组合干扰点消除装置的具体限定可以参见上文中对于通信设备自组合干扰点消除方法的限定，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种通信设备自组合干扰点消除方法，其特征在于，所述通信设备自组合干扰点消除方法，包括：

采用射频线将频谱仪连接到接收机的射频口，对工作频段进行逐段扫描，记录工作频段的自组合干扰点分布；

从工作频段的自组合干扰点分布中，选取当前要消除的自组合干扰点，将频谱仪中心频点设置为所选取的自组合干扰点频率，将与所选取的自组合干扰点频率适配的探头连接线的后端连接到频谱仪，所述探头连接线的前端包括探针和接地端，所述接地端接地；

采用探针点触接收机各观测点，通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关；

当判断出当前观测点与所选取的自组合干扰点有关时，在观测点与接收机射频器件交汇的位置，增加滤波电路，消除对应的自组合干扰。

2.根据权利要求1所述的通信设备自组合干扰点消除方法，其特征在于，所述探针连接有并联的第一电阻R1和第一电容C1。

3.根据权利要求2所述的通信设备自组合干扰点消除方法，其特征在于，所述第一电阻R1的阻值为观测点等效电阻的10倍以上，所述第一电容C1的自谐振频率大于工作频段。

4.根据权利要求1所述的通信设备自组合干扰点消除方法，其特征在于，所述探头连接线后端两个端子之间连接有串联的可变电阻R2和可变电容C2。

5.根据权利要求1所述的通信设备自组合干扰点消除方法，其特征在于，所述通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，包括：

若点触各观测点时频谱仪显示波形相比点触接收机射频地时频谱仪显示波形，频谱中心频点出现新增峰值点，则判断当前观测点与所选取的自组合干扰点有关。

6.一种通信设备自组合干扰点消除装置，其特征在于，所述通信设备自组合干扰点消除装置，包括频谱仪和探头连接线，其中：

所述频谱仪，采用射频线连接到接收机的射频口，对工作频段进行逐段扫描，记录工作频段的自组合干扰点分布，从工作频段的自组合干扰点分布中，选取当前要消除的自组合干扰点，将频谱仪中心频点设置为所选取的自组合干扰点频率；

所述探头连接线，与所选取的自组合干扰点频率适配，所述探头连接线的后端连接到频谱仪，所述探头连接线的前端包括探针和接地端，所述接地端接地，采用探针点触接收机各观测点，通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，当判断出当前观测点与所选取的自组合干扰点有关时，在观测点与接收机射频器件交汇的位置，增加滤波电路，消除对应的自组合干扰。

7.根据权利要求6所述的通信设备自组合干扰点消除装置，其特征在于，所述探针连接有并联的第一电阻R1和第一电容C1。

8.根据权利要求7所述的通信设备自组合干扰点消除装置，其特征在于，所述第一电阻R1的阻值为观测点等效电阻的10倍以上，所述第一电容C1的自谐振频率大于工作频段。

9.根据权利要求6所述的通信设备自组合干扰点消除装置，其特征在于，所述探头连接线后端两个端子之间连接有串联的可变电阻R2和可变电容C2。

10.根据权利要求6所述的通信设备自组合干扰点消除装置，其特征在于，所述通过比较点触各观测点时频谱仪显示波形与点触接收机射频地时频谱仪显示波形，判断当前观测点是否与所选取的自组合干扰点有关，包括：

若点触各观测点时频谱仪显示波形相比点触接收机射频地时频谱仪显示波形，频谱中心频点出现新增峰值点，则判断当前观测点与所选取的自组合干扰点有关。

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