无线射频可能比你想象的棘手

将天线安装在机箱外可以有效防止Wifi / 5G受到板载组件的干扰，但若要将天线放入机箱内部，天线摆放的位置及主板的电路设计就成为电波频率互相干扰的关键

有些设备设计问题很容易找出，有些则很难发现。当耗电量太高时，您通常可以将探针贴在适当的位置来找出问题区块；当 CPU 因内存类型错误或内存不足而空转时，经验丰富的工程师也很容易就能找出症结点并加以修复。

 

然而，对于大多数工程师来说，无线射频 (调频) 几乎可算是未知的领域。系统制造商大多寻找射频厂商，为他们提供整套的黑盒子零件，也就是说，黑盒子内包含了所有让射频子系统能正常运作的组件，除了可能会在需要一些被动组件外，基本上毋需额外调整。在此情况下，为了取得良好的讯号，通常会将天线安装在机壳的外部。 

 

机壳内天线与主板的配置需要计算得极为精准，不可马虎，将天线放在错误的角度或位置，会导致难以解决的射频干扰 (RFI) 问题。 

 

工程师也可以选择将射频子系统设计在机箱内，包括天线，但是，当射频子系统受到主板上其他组件干扰时，该怎么办呢？在此之前，要如何得知射频干扰正在发生？像这样的问题，远比你想的还要多。

 

DFI 的研发团队在射频干扰（一般简称 RFI）和电磁干扰 (EMI) 领域受过良好训练，随时能助您一臂之力。此类RFI问题可能非常复杂，可能某些组件就是无法搭配其他组件使用；问题也有可能相对简单，只要将系统中的天线移至不同角度或不同位置，即可解决。

 

RFI 的影响

 

就像在任何环境中一样，射频干扰 (RFI) 需要保持「安静」，将噪声降至最低，便能改善天线讯号的接收。目前已有各种法规，用以确保电子装置能控制非蓄意辐射干扰 (EMI) 的能量值，同时也确保空间中不必要的电磁波辐射能量不会干扰无线通信功能。但是，一般的主板设计师可能不知道这些法规，或单纯认为这些规定不适用于这种「简单」的主板。

 

在整个频段全谱上有多个电源和接地平面、装置一起运作，因此非蓄意辐射干扰 (EMI) 和射频干扰 (RFI) 确实有可能发生。正确规划讯号路由是其中的关键，并使用高频讯号仿真和分析、阻抗匹配控制和连续性，以及避免讯号路径的不连续。同时，也要在高频下调整每个零件的阻抗特性。

 

这种结合高复杂度与密度的电子组件，使每个讯号都可能成为非非蓄意辐射干扰的来源，而主板周围的空间充斥许多基频及和谐波频的电磁波，干扰无线通信使用的频段。

 

正确的摆放天线

对开发人员来说，最重要的问题是天线应放在何处，角度和位置的调整也至关重要，这样天线才能接收到有用的讯号而不是无用的干扰讯号。

 

针对 IPC 或嵌入式工业计算机 ，天线通常安装在机箱外部，这不仅可以简化设计，还可以将金属外壳作为屏蔽，挡住主板造成的射频干扰及避免其他干扰问题。而对于不适用外部天线的应用，DFI 的专家提出一种可行的解决方案，也就是将天线放在机箱内，但不会产生干扰。

 

为避免干扰，系统内部的其他组件也必须屏蔽射频干扰，例如 DDR 模块、频率芯片、电源管理 IC 等等。将这些组件放在金属盒或其他屏蔽装置内，或许有助于阻绝射频干扰，但费用可能会更高，甚至会影响效率，根据 DFI 的经验，减少射频干扰最有效的方法，便是透过主板讯号线路的设计，直接将「屏蔽功能」设计在主板上。

 

除了硬件设计外，软件设计也须一并调整，以降低在射频频谱中的操作系统遭受射频干扰，而这也是 DFI 专家可提供帮助的领域之一。

 

无论是好是坏，5G 和其他射频相关技术正如雨后春笋般出现，随着越来越多无线电加入，天线的数量正以倍数在增加，开发人员需要顺应时势，而DFI 的专家也有相关的经验提供此领域的协助。