近年來，便攜式無線收發器在很多應用中迅猛增加，這些應用包括語音、數據和視頻信号的發送及接收。無線設備的關鍵要求之一就是電子線路必須在其它高頻無線發射器(如藍牙設備)附近工作。以前的幹擾研究是将任何源都看作遠場，並(bìng)且重點放在同軸電纜和印刷電路闆(PCB)上的金屬化走線上耦合的幹擾。然而，卻忽略瞭(le)由封裝引線支架和鍵合線耦合的幹擾，未對其進行研究。

在很多便攜式無線設計中，發射器可能離音頻電路僅僅數英寸。這樣，如果設計人員未考慮天線的位置，設計就可能産(chǎn)生很多問題。常規的附加物，如增加屏蔽，對現今極其緊湊(còu)的電子産(chǎn)品來說可能不合适。

輻射幹擾可分爲遠場(chǎng)幹擾和近場(chǎng)幹擾。遠場(chǎng)幹擾定義爲來自距離超過所關注頻率約10個波長處。以2.4GHz的藍牙頻率爲例，10個波長等於(yú)125mm (即4.1英尺)。

爲瞭(le)與早期研究一緻，将遠場輻射看作傳導幹擾，而将近場輻射看作近場幹擾。傳導幹擾是由同軸電纜、PCB走線和外部元件耦合的遠場源調制RF信号的能量。此能量被傳導至便攜式設備的音頻放大器輸入引腳。近場幹擾等於(yú)來自近場源的傳導幹擾，以及因距無線産品天線很近而被音頻放大器封裝的引線支架和鍵合線耦合的幹擾的和。爲減輕接收電路中RFI的影響，早期對遠場條件下的研究爲設計人員得出瞭(le)多條基本經驗法則。爲評估RFI影響，這些研究是将調制好的RF信号直接引入同軸電纜(圖 1)。通過這些研究，建立瞭(le)多種減少RFI的預防措施。本文将對某些早期研究和基於(yú)反饋電阻、RFI電容和精心設計輸入級配置的遠場RFI方案與現代緊湊型無線産品遭受的典型近場條件進行比較。

爲使RF幹擾對無線收發器的影響最小，首先要瞭(le)解以調制RF信号形式出現的幹擾是如何産(chǎn)生通向頻率低得多的音頻放大器及其支持電路的路徑。圖2給出的概念模型圖說明瞭(le)載波頻譜是如何偏移調制RF載波，産(chǎn)生調制低頻幹擾信号。這個過程從調幅(AM) RF信号通過音頻放大器輸入信号引腳開始。放大器的低帶寬濾波器篩選出RF載波，在音頻放大器輸出端産(chǎn)生解調信号。圖3是一種IC附近存在高頻源情況下的行爲模型和等效電路，此模型給出瞭(le)音頻放大器輸入的傳導路徑和近場路徑。

根據基本的天線理論可知，長度不到載波波長1/4的電路走線就能形成此頻率信号下的有效天線。對於(yú)藍牙設備(bèi)的2.4GHz載波信号，31.25mm (即1.2 英寸)的PCB走線即可構成高效的天線。評估闆上的外部元件，如電容和電阻也是非常好的RF信号接收天線。

因此，幹擾信号有很多路徑進入無線産(chǎn)品的音頻放大器電路，也就可以理解在防止這些幹擾方面還有大量的試驗研究工作要做。關於(yú)遠場天線的傳導幹擾及對電路運放解調的RF的影響，已經有多篇文章發表。再次強調，這些實驗将RF調制信号直接引入放大器的輸入引腳。

這些早期研究的實驗結果表明：1.增加串聯電(diàn)阻和寄生電(diàn)容，輸入電(diàn)阻和反饋電(diàn)阻值的增大可改善反相運放電(diàn)路的抗射頻幹擾能力。這種電(diàn)阻-電(diàn)容(RC) 組合構成一低通濾波器，防止RFI到達(dá)音頻放大器輸入端。

2. 寄生電(diàn)容Cin(反相與同相輸入間)和CRg(電(diàn)阻Rg分流)使反相運放電(diàn)路的抗射頻幹(gàn)擾能力比同相運放電(diàn)路的更好。

3. 認爲金屬氧化物半導體(MOS)場(chǎng)效應管(FET)比雙極型晶體管更不易受射頻幹擾影響，因RF信号感應使集電極電流的變(biàn)化比因MOS管漏極電流感應而使集電極電流的變(biàn)化要大。實際上，FET本質上比雙極型晶體管更不易受射頻幹擾，這是因爲其非線性更平滑。

4.此外，大多數音頻運放都採(cǎi)用幾何尺寸大、電壓較高的CMOS工藝制作，其RF帶(dài)寬比電壓相當的雙極型工藝的RF帶(dài)寬窄得多。

以往這些研究證明，反饋電阻值更高，RFI電容的增加以及使用固有的更線性的MOSFET 輸入器件都降低瞭(le)射頻幹擾。但是還應該在近場條件下評估這些結果，以確(què)定對附近存在很多不同電路分支的現代無線設計的有效性，包括天線。

圖 4給出瞭(le)一款研究天線布放處的近場幹擾的評估闆。如何用大多數高頻模拟測試實驗室标準設備(bèi)組成測試平台，詳細情況請參看Intersil公司的應用筆記AN1299(http://www.intersil.com/data/an/AN1299.pdf)。測試平台産生1kHz調制的掃描頻率RF信号，用1kHz調制信号跟蹤RF輸入源和到音頻放大器輸出的信号路徑。

天線端接一50Ω電阻，将天線環末端彎曲，寬度約等於(yú)集成電路(IC)封裝的寬度。圖 5給出瞭(le)天線的布放和外部元件的對稱布局，圖 6以圖表形式示出瞭(le)近場和遠場條件。雙SL28291音頻放大器的兩個放大器(通道)的差分增益配置爲10，使兩輸入端的阻抗相等。通道“A”的電阻5kΩ/500Ω，通道"B"的電阻爲500kΩ/50kΩ，電阻值高兩個數量級。

在掃描頻率爲100 kHz～6 GHz範圍測(cè)量，實驗結果表明幹擾集中在1.4～2.8GHz範圍和3.8～5GHz範圍(圖7)。頻率掃描期間天線的位置如圖7右下方所示。注意，初始掃描時天線直接在部件封裝上方。在上述幹擾集中區採(cǎi)用單個載波頻率進行下列測(cè)試，測(cè)試結果如下：

1.高反饋電阻值比低反饋電阻值更能降低幹擾。将天線直接布放在高值電阻上方産(chǎn)生的幹擾比布放在低值電阻上方産(chǎn)生的幹擾水平低。頻率越高，幹擾水平越低。這一觀察結果與Ghadamabadi以前報(bào)道的結果一緻。對這兩組電阻值，将天線布放在IC上方産(chǎn)生的幹擾最小。

2.加RFI電容可能弊大於(yú)利。将天線直接布放在高值電阻上方産生的幹擾比布放在低值電阻上方産生的幹擾水平低。可以看出: 頻率越高，幹擾水平越低。這一觀察結果與Ghadamabadi以前報道的結果一緻。不過，将天線直接布放在IC封裝上方在兩個放大器的輸出端産生的幹擾要高得多，與電阻值無關。圖 6給出瞭(le)遠場天線和近場天線的信号路徑。在遠場天線條件下，電纜的串聯電阻、PCB走線和外部元件形成一低通濾波器和RFI電容。此時，增加RFI電容的這一經驗法則對於(yú)RF信号進入放大器前消除它是有效的。對於(yú)近場天線，低通濾波器阻抗非常小或者沒有， RFI電容實際上在放大器輸出端得到更高的阻抗。

3. MOSFET輸(shū)入放大器比雙極(jí)型晶體管更不易受RFI影響。

将天線直接布放在模塊或電(diàn)阻上方表明MOSFET輸入比雙極型輸入放大器的幹擾小得多。這一結論與Fiori以前報(bào)道的結果一緻。

總之，用增加RFI電容來控制幹擾的老經驗法則實際上會導緻與天線布放位置有關的幹擾的增加。系統設計人員在使用RFI電容作爲可能的RFI解決方案前，就應該考慮到無線産(chǎn)品設計中天線的位置。高值反饋電阻和MOSFET輸入放大器的經驗設計法則，對改善近場(chǎng)條件下電路的抗射頻幹擾能力仍然有效。