因此,假如只满足GSM发射器要求,可能会造成共存系统中蓝牙接收器的性能恶化 。故必须谨慎地分析GSM子系统的本振和频综的架构,并采取其它方式,尽可能消除本振泄漏和一些高阶分量对蓝牙接收带内的影响,非凡是GSM子系统工作在PCS频段的时候 。根据实际设计的情况,考虑过增加Tx声表滤波器来提高带外的抑制度,加强子系统的隔离,但同时又需要考虑由此引发的其它发射功率和效率问题 。
2.对于板级设计的频率隔离,滤波和屏蔽,本文主要考虑三个方面,包括蓝牙本振相噪对GSM相应频点的影响,GSM和蓝牙子系统的屏蔽以及GSM系统的射频架构和频率规划与蓝牙子系统的关系 。
前面已经提到过两个子系统在对方频带中的杂散所造成的危害,实际上有些时候板上的耦合途径比天线的耦合造成的影响更大 。所以本系统开发时首先分析了板级设计中的耦合途径 。第一是GSM功率放大器到蓝牙接收器前端的耦合,或者是GSM/蓝牙发射信号有泄漏,以某种方式通过GSM和蓝牙系统之间的PCM接口或者UART互连线直接耦合到对方系统中 。假如不谨慎处理PCB走线时的EMI设计,这些接口数据线的天线效应可能会是板上辐射耦合的重要来源 。第二,GSM子系统的本振信号有可能通过某些高速信号线,如存储器总线等泄漏出来,将开关噪声或杂散引入到蓝牙子系统 。第三,GSM和蓝牙子系统之间的共电源和共地也要合理的考虑,防止电源和地造成的带内杂散的相互耦合和干扰 。
对于这些板级耦合干扰问题,本文采取以下思路来处理 。首先尽量将两个子系统的距离拉远些,这样也方便留出足够的空间来制作屏蔽罩,以实现空间上的屏蔽和隔离;另一个考虑是用屏蔽的方式将强发射信号和弱信号分开 。这两个子系统的射频部分都适合单独做一个地,再分别连到系统的主地上,以减小共地造成的耦合 。对于系统的主地,要尽量降低其阻抗,在选取一个尽量大的、完整的地平面的同时,还要在射频信号途径旁边的地上,多采用过孔来降低回流途径的阻抗,并减小完整信号从出发到终止点的路径所包围的面积,降低天线效应 。
;对于GSM子系统,因为其发射功率远大于蓝牙子系统,对它的地,以及天线的参考地,都需要非凡注重,着重防止它造成的地弹噪声对蓝牙子系统的影响 。再者,从电路设计方面考虑,一般蓝牙和GSM的前端LNA输入等都是差分的,要注重前端差分线的布线和匹配电路布局的对称性,从而提高共模抑制 。假如实验室有足够的条件,建议分析GSM频率分配方案和频综的架构,计算出本振和各个杂散频率和交调分量是否正好落在某个蓝牙的频点上,然后采用cable传导的方式,直接验证并测试这些可疑频点上GSM以最大功率工作时蓝牙的性能 。假如有非凡差的频点,还需要有针对性地分析布局布线或电路设计时引入的板上耦合途径 。
3.双天线系统辐射和耦合
在智能手机这么狭小的空间中,尤其是GSM子系统普遍采用内置天线的情况下,两个天线的距离进一步缩短,因此耦合情况更加复杂 。在这个方面,本文主要考虑GSM/蓝牙天线耦合特性造成的链路预算问题、蓝牙和GSM两个系统的收发频带滤波,以及GSM/蓝牙天线的辐射模型 。
前文已经描述了GSM的最大输出功率是＋33dBm,这会导致蓝牙接收器的阻塞 。假定两个天线耦合因子是15dB,蓝牙接收器设置在最大增益模式(蓝牙弱信号情况) 。同时,因为GSM频段离ISM频段比较远,所以主要考虑离ISM最近的DCS(1.8GHz)和PCS(1.9GHz)频段 。这两个频段的最大输出功率都是30dBm 。蓝牙接收的ISM频带滤波器中心带宽是2.442GHz,带宽为100MHz,那么PCS的发射载波处于蓝牙频带滤波器的约3.4倍频程处,DCS的发射载波处于蓝牙频带滤波器约4.4倍频程处 。考虑最近的PCS频段,以德州仪器的BRF6100蓝牙基带＋收发器二合一芯片为例,其接收器1dB压缩点是-26dBm,算上3dB的容限,在PCS频段的输入功率不能超过-29dBm 。假设在最差情况下,两个子系统天线的耦合系数只有-10dB,那么GSM子系统在PCS频段以最大功率发射时,蓝牙的频带滤波器在PCS频段上就需要有49dB的衰减,才能满足蓝牙接收器的带外阻塞性能指标要求 。假如在两天线相互干扰较弱的情况下,双模的天线耦合因子能降低到-15dB～-20dB,那么蓝牙的接收前端声表滤波器就只需要44dB～39dB的衰减,便可以满足蓝牙接收链路预算的要求 。
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