同样,对于GSM子系统,也需要对蓝牙输出端对GSM造成的带外干扰做抑制 。假如考虑最接近ISM的PCS频段,按照GSM带内底噪-71dBm/100KHz的要求,PCS输出噪声功率密度为-121dBm/Hz 。按PCS频段Tx滤波器的中心在Fo＝1.96GHz、带宽为75MHz计算,蓝牙芯片的NF是17dB,两个子系统天线耦合因子按-20dB计算,那么在PCS输出滤波器的3.6倍频程处的ISM频带上,蓝牙接收器的等效输入噪声为-157dBm/Hz 。假如蓝牙要求的耦合噪声容限是-10dB的话,对于GSM子系统,为了满足PCS最大输出功率的要求,输出频段的ISM带外抑制就应该达到26dB 。
除了链路预算以外,在实际的系统设计阶段,还发现可以对GSM发射器的VCO的噪声、I/Q调制器的噪声以及内部PLL造成的频率杂散多做些考虑 。当然,这些难以直接计算,所以还是靠前面提及的板级设计隔离和屏蔽、合理的PCB走线及EMC设计来避免 。同时要对蓝牙易受干扰的接收频点做实际测量 。一般来说,辐射干扰的最差情况发生在连续GPRS操作时,此时有可能同时阻塞蓝牙的2个信道,导致误包率上升,但是,考虑到连续GPRS和蓝牙同时操作并非目前智能终端应用的主流(IPphoneover GPRS还不太成熟),对实际性能影响不大,本文主要考虑单发单收的GSM话音业务,这样处理较为简便 。对于GSM的Tx谐波,主要注重2阶和3阶分量, 它们一般落在蓝牙的带内,要注重按照上文的分析,给予足够的衰减 。
在实际设计中应该使蓝牙和GSM子系统的频带滤波器各安闲对方的带内分别达到35dB和26dB以上的衰减,取得了较好的效果 。
然而,一味引入更大衰减的频带滤波器也不是最好的选择,这样会增大带内有用信号的插损,降低了实际的发射效率,增加了功耗,并可能带来输出功率不符合型号认证的问题 。所以从前面的分析可知,设法降低两个子系统天线的耦合度,是一个更好的办法 。
本系统将两个子系统和天线放置得尽可能远,以增加物理空间损耗 。同时,在天线匹配电路的设计上,在蓝牙端尽量采用高通滤波网络来匹配,而GSM子系统的天线匹配策略采用低通网络的方式,这样达到了附加的抑制效果 。有设备条件或者和专业天线厂家合作的情况下,还可以调整天线的极化和方向图,比如让GSM的天线处于XY平面,而蓝牙天线极化方向处于XZ平面,在测试方向图时注重观察和调整,同时在设计天线摆放位置和电流流向时加以恰当考虑,也能对降低耦合因子有一定效果 。选用尽量窄带的天线也能减小两个子系统天线间的耦合因子,但这会提高天线设计的难度 。假如有条件可进行仿真和计算,但是在实际开发过程中,这些都以工程测试的结果为准 。
4.系统级共存设计考虑
对于这两个子系统的供电设计,在开发过程中首要考虑的是如何降低这两个收发器之间开关噪声通过电源系统造成的耦合,然后是大功率的GSM发射时造成的电源瞬间压降对蓝牙系统的影响,最后就是地弹噪声的处理 。在各个电源处合理采用退耦电容是常识,而对于GSM子系统,因为对电源瞬态响应要求高,需要大幅加宽电源线,并提供大的电容做稳压 。对于蓝牙子系统,为了降低电源上的瞬态压降,也需要尽量降低电源线阻抗,并提供大电容稳压 。在便携系统设计中,走线密度往往过高,造成单独电源面的制作比较困难,所以要注重电源线的布线,让它和主地之间的回流途径尽可能靠近,假如电源线能走在主地的邻接层,其EMI特性会更加理想 。对于蓝牙芯片供电,除了要采用高PSRR的LDO,还要注重这个稳压器的布线优化,并增大它的输出电容,本文的做法是实际的电源优化要在大功率工作的同时进行,在工程实践中调整 。为了减小地弹噪声,还要注重主地层的完整,以及前文提到的单独做两个射频地或者其它分割策略 。
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