Réglage du cycle de service de l'horloge pour l'atténuation de la désensibilisation dans les cas impliquant une modulation

Note de l'éditeur: L'article sur lequel est basé cet article a été initialement présenté lors du Symposium international IEEE 2022 sur la compatibilité électromagnétique et l'intégrité du signal/puissance (EMC, SI et PI), où il a été reconnu comme le meilleur article du symposium. Il est reproduit ici avec l'aimable autorisation de l'IEEE. Copyright 2022 IEEE.

Les problèmes de désensibilisation des antennes radiofréquences (RF), également appelés désensibilisation, ont attiré davantage l'attention ces dernières années. En raison de la tendance selon laquelle les appareils électroniques modernes sont conçus pour être plus compacts, équipés de plus de fonctions et fonctionnant à des vitesses plus élevées, les sources de bruit indésirables et le couplage aux antennes RF victimes se produiront plus fréquemment. Il existe de nombreux mécanismes de désensibilisation sur les antennes RF, tels que le couplage direct [1] [2], la modulation [3], l'intermodulation [4] [5], etc.

Les cas les plus courants sont le couplage direct aux antennes victimes. Lorsqu'il existe certaines sources de bruit rayonnant des composantes de fréquence dans la bande de réception, l'antenne peut capter le bruit lorsque les sources disposent de chemins de couplage efficaces. Les plages de fréquences de travail des antennes étant connues, elles ont été étudiées de manière approfondie pour éviter les bruits indésirables couplés à l'antenne provenant des modules proches. Les solutions d'atténuation typiques incluent le blindage, les absorbeurs et même la rotation de l'orientation [1]. Le théorème basé sur la réciprocité est utilisé comme cadre pour modéliser le problème du couplage direct [6]. Sur la base de ce cadre, plusieurs méthodes ont été proposées, telles que l'extraction du moment dipolaire équivalent pour la modélisation des sources de bruit [7] [8] ou l'utilisation de la boîte de Huygens [9].

Les problèmes de désensibilité liés à la modulation impliquée sont plus difficiles à identifier. Les signaux de transmission rayonnants peuvent atteindre 23 dBm, et une quantité importante de puissance d'émission peut être facilement couplée aux modules et composants à proximité. En raison de la non-linéarité des composants, les signaux TX couplés modulés avec des signaux en bande de base basse fréquence génèrent de nouvelles composantes de fréquence et interfèrent ensuite avec la bande RX. Les signaux de bande de base basse fréquence, qui sont généralement ignorés pour des raisons de sensibilité, peuvent être des fauteurs de troubles dans une telle situation. Il existe peu d’études sur la relation entre le spectre du signal en bande de base et la désensibilisation.

Dans cet article, une nouvelle direction pour l'atténuation de la désensibilité est proposée. Sans modifier la conception matérielle, la désensibilité peut être supprimée en concevant la distribution du spectre en ajustant le rapport cyclique de l'horloge de bruit. La compréhension de la modulation provoquée par la désensation et la distribution du spectre d'horloge par rapport au rapport cyclique sont expliquées. Ensuite, les mesures réelles sur téléphone portable ont validé la faisabilité de l'atténuation de la désensibilité par le réglage du rapport cyclique.

Pour les antennes RF en mode de fonctionnement duplex par répartition en fréquence (FDD), les fréquences d'émission ne sont généralement pas très éloignées de la plage de fréquences de réception. Comme le montre la figure 1 (a), en utilisant la bande LTE 5 comme exemple, les canaux de transmission présentent une différence de 45 MHz par rapport aux canaux de réception. La désensibilisation provoquée par la modulation peut se produire dans deux conditions : 1) Il existe des composantes spectrales du signal en bande de base autour de 45 MHz ; 2) Il y a suffisamment de non-linéarité pour mélanger les signaux TX et en bande de base. Ensuite, les signaux en bande de base seront convertis dans la plage RX et interféreront avec le canal. Une étude précédente a bien identifié ce mécanisme de modulation qui s'est produit dans une conception de téléphone pratique [3].

Comme le montre la figure 1 (b), les signaux TX rayonnés par l'antenne peuvent être captés par le circuit du microphone numérique (Dmic) à proximité. En raison de la non-linéarité du composant Dmic, les signaux TX couplés peuvent moduler avec les signaux d'horloge sur le micro, ainsi, de nouveaux signaux haute fréquence indésirables dans la plage RX seront créés après le mixage. Finalement, le bruit RX modulé se reconnectera à l'antenne victime et dégradera la sensibilité. Notez que bien que la fréquence fondamentale de l'horloge Dmic soit de 2,4 MHz, ses harmoniques peuvent se produire près de 45 MHz.