在上一篇的「無線產品效能改善分析與介紹(上)」中，我們不僅介紹了天線設計與無線產品性能之間的影響，更在修改天線後發現到吞吐量(Throughput)在高衰(100m衰減)2.4GHz的RX仍有Fail現象。綜合上述條件，我們初步可以研判此次的實作案例很有可能是受到雜訊影響，導致接收性能變差。
為了方便大家理解，在今天的文章中我們會先就RF Performance Debugging的基本概念，以及實務上的應用一一做介紹，接著再來說明我們針對了哪些問題進行修改。
雜訊干擾(Noise)的成因
所謂的雜訊(Noise)，即為自身系統產生出不需要，並會影響到自身性能的各種訊號，以下就系統可能的雜訊來源與解法做簡單介紹。
首先需要先進行雜訊來源的量測，或何處洩漏訊息導致天線接收到雜訊，我們可以透過Radiation的方式，使用近場高頻探棒(Near Field Probe)進行搜尋，當探棒接近雜訊洩漏處或來源時，即可從頻譜分析儀可以看到該頻帶的相對能量變化。
近場高頻探棒(上圖左)：高頻探棒外觀結構通常有圓形或棒狀，圓形探棒通常應用在大範圍及快速搜尋雜訊時使用，依據圓形結構的大小不同，也會影響量測區域大小與不同頻率的能量強度；棒狀探棒則可直接接觸小區域、電路板線路與零件接腳，主要用於小範圍的雜訊源確認。
量測架設(上圖右)：一般來說，頻譜分析儀(Spectrum Analyzers)只要搭配高頻探棒即可操作，但若是加上低雜訊放大器(LNA)將有助於放大雜訊能量，讓頻譜分析儀顯示雜訊更加明顯。
雜訊干擾(Noise)的解法
PCB電路雜訊除錯
通常處理雜訊的兩大方向為PCB電路與機構設計，其中PCB電路較為複雜，主要是因為諸多的電子零件都可能會是發射源，並且透過實體線路接觸或高頻耦合(Coupling)現象，使雜訊在產品內部亂竄。
舉例來說，我們可以從下圖看出，雜訊源 (Noise Source)透過實體連接的線路將雜訊傳到其他電路，而耦合現象如藍色印刷電路的雜訊跨至黃色印刷電路線，兩線雖互不相連，但黃色線路卻已經遭到雜訊干擾。
透過上面的說明，相信大家對電路雜訊路徑已有了基本概念，然而在實務上的電路雜訊除錯過程中，我們往往會遇到一些成本上升或其他令人感到棘手的問題，例如：
- 有可能增加濾波電容、共模濾波器或大面積鋪地(Ground)等，使得物料成本隨之增加。
- 為進行電路設計的更動，PCB可能需要重新洗板，這也是成本上升的因素之一。
- 倘若電路設計較複雜，或是雜訊除錯不夠確實，因此無法徹底揪出雜訊源的主因，終將導致修改後的電路仍無法達到預期標準。
- 雜訊源來自必要的重要零件。例如CPU、記憶體、USB系統晶片或HDMI之類的高傳輸速度電路，由於無法在相關電路上增加電容、濾波器與金屬遮罩，因此可能讓資料傳輸或散熱產生問題。
一旦在進行電路除錯時遭遇到上述限制，在實務上就會比較建議朝「變更機構設計」的方向來解決。只要機構設計良好，我們甚至可以不用修改電路，就能收到預期的成果。
機構設計雜訊除錯
通常進行機構設計雜訊除錯有數種方式，例如PCBA上的金屬遮罩、箱體(chassis)內部機構與外部機構。以下接著介紹這幾種應用範例：
PCBA的金屬遮罩
箱體(chassis)內部機構
箱體(chassis)外部機構
實測案例分享：如何有效改善雜訊干擾(Noise)
在花了一些篇幅說明了雜訊與其解法的基礎概念後，現在讓我們回到手上的案例，看看百佳泰是如何逐一改善雜訊干擾的現象。
根據上一篇中的設定，此時天線位置已經更改為「前牆1支、後牆1支」，所以在雜訊的處理也要分別對2支天線獨立處理。
Step 1：透過RF Probe與頻譜分析輔助，找出有雜訊洩漏的地方，並增加Solution進行應對。
Step 2：在經過上述的Solution調整後，可使用頻譜分析儀來觀察雜訊的變化。
經過雜訊除錯後，前牆天線(Front Antenna)的雜訊強度降低約8dB、後牆天線(Real Antenna)m則降低3dB。這也反映出以上的Solution確實有效地減少天線接收到雜訊的狀況。
接下來可以進行吞吐量測試(Throughput Test)，確認雜訊solution對Throughput的改善程度。如下表所示，我們透過天線(ANT)的位置調整，以及雜訊除錯的解決方案嘗試一步步改進，可以看到20m 模擬衰減距離的RX吞吐量不斷優化，代表本次執行的除錯方法皆有達到功效。
接著為100m 衰減距離的吞吐量測試，在下表中我們同樣可以看到吞吐量的改善，但HT20 CH1與CH11仍無法達到SPEC要求40Mbps。
如同前文提到，各種除錯手段雖能夠改善，但並不代表能夠百分百達到預期目標。事實上，若依照實際應用上的情況來分析，100m其實已經是相當遠的距離，對終端使用者的體感差異幾乎可說是微乎其微，但RX卻仍可有一定的吞吐量，持平而論，這已經是相當不錯的表現。
實測案例成果
在考量到除錯手段的成本提升，以及專案進度、市場競爭與終端使用者使用體驗等狀況評估。本次分享案例中的客戶最終決定採用由百佳泰團隊提出的專業建議，以及根據效果、成本及導入可行性等全盤考量後所的解決方案，最終不僅成功地完成該產品的修正，更如期讓產品順利上市。
您最信賴的檢測專家
近年來除了桌上型電腦擴增WLAN功能外，與IOT相關的無線連網產品也越來越多，包含像是監視器、汽機車、家庭電器也逐步開始追加Wireless功能，以做為遠端通訊、控制、影音等用途。這對公司規模相對不大或是產品剛剛踏入RF領域的企業來說，可能並沒有專業或足夠的RF工程師能協助處理如同本文所介紹的Throughput、雜訊量測、雜訊對策等相關的高頻問題。
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