無線射頻可能比你想像的棘手

將天線安裝在機箱外可以有效防止Wifi / 5G受到板載元件的干擾，但若要將天線放入機箱內部，天線擺放的位置及主機板的電路設計就成為電波頻率互相干擾的關鍵

有些設備設計問題很容易找出，有些則很難發現。當耗電量太高時，您通常可以將探針貼在適當的位置來找出問題區塊；當 CPU 因記憶體類型錯誤或記憶體不足而空轉時，經驗豐富的工程師也很容易就能找出癥結點並加以修復。

 

然而，對於大多數工程師來說，無線射頻 (無線電頻率) 幾乎可算是未知的領域。系統製造商大多尋找射頻廠商，為他們提供整套的黑盒子零件，也就是說，黑盒子內包含了所有讓射頻子系統能正常運作的元件，除了可能會在需要一些被動元件外，基本上毋需額外調整。在此情況下，為了取得良好的訊號，通常會將天線安裝在機殼的外部。

 

機殼內天線與主機板的配置需要計算得極為精準，不可馬虎，將天線放在錯誤的角度或位置，會導致難以解決的射頻干擾 (RFI) 問題。

 

工程師也可以選擇將射頻子系統設計在機箱內，包括天線，但是，當射頻子系統受到主機板上其他元件干擾時，該怎麼辦呢？在此之前，要如何得知射頻干擾正在發生？像這樣的問題，遠比你想的還要多。

 

DFI 的研發團隊在射頻干擾（一般簡稱 RFI）和電磁干擾 (EMI) 領域受過良好訓練，隨時能助您一臂之力。此類RFI問題可能非常複雜，可能某些元件就是無法搭配其他元件使用；問題也有可能相對簡單，只要將系統中的天線移至不同角度或不同位置，即可解決。

 

RFI 的影響

 

就像在任何環境中一樣，射頻干擾 (RFI) 需要保持「安靜」，將雜訊降至最低，便能改善天線訊號的接收。目前已有各種法規，用以確保電子裝置能控制非蓄意輻射干擾 (EMI) 的能量值，同時也確保空間中不必要的電磁波輻射能量不會干擾無線通訊功能。但是，一般的主機板設計師可能不知道這些法規，或單純認為這些規定不適用於這種「簡單」的主機板。

 

在整個頻段全譜上有多個電源和接地平面、裝置一起運作，因此非蓄意輻射干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 確實有可能發生。正確規劃訊號路由是其中的關鍵，並使用高頻訊號模擬和分析、阻抗匹配控制和連續性，以及避免訊號路徑的不連續。同時，也要在高頻下調整每個零件的阻抗特性。

 

這種結合高複雜度與密度的電子元件，使每個訊號都可能成為非非蓄意輻射干擾的來源，而主機板周圍的空間充斥許多基頻及和諧波頻的電磁波，干擾無線通訊使用的頻段。

 

正確的擺放天線

對開發人員來說，最重要的問題是天線應放在何處，角度和位置的調整也至關重要，這樣天線才能接收到有用的訊號而不是無用的干擾訊號。

 

針對 IPC 或嵌入式工業電腦 ，天線通常安裝在機箱外部，這不僅可以簡化設計，還可以將金屬外殼作為屏蔽，擋住主板造成的射頻干擾及避免其他干擾問題。而對於不適用外部天線的應用，DFI 的專家提出一種可行的解決方案，也就是將天線放在機箱內，但不會產生干擾。

 

為避免干擾，系統內部的其他元件也必須屏蔽射頻干擾，例如 DDR 模組、時脈晶片、電源管理 IC 等等。將這些元件放在金屬盒或其他屏蔽裝置內，或許有助於阻絕射頻干擾，但費用可能會更高，甚至會影響效率，根據 DFI 的經驗，減少射頻干擾最有效的方法，便是透過主板訊號線路的設計，直接將「屏蔽功能」設計在主機板上。

 

除了硬體設計外，軟體設計也須一併調整，以降低在射頻頻譜中的作業系統遭受射頻干擾，而這也是 DFI 專家可提供幫助的領域之一。

 

無論是好是壞，5G 和其他射頻相關技術正如雨後春筍般出現，隨著越來越多無線電加入，天線的數量正以倍數在增加，開發人員需要順應時勢，而DFI 的專家也有相關的經驗提供此領域的協助。