2019-01-19 10:17:57
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在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的現在，各個(gè)頻段的應用幾乎達到了極致，這就導致了不同模塊之間的相互干擾，對于濾波以及抗干擾性的要求不斷提升。如何避免同頻干擾，成了眾多工程師的難題。
圖一 頻點(diǎn)空間間隔復用示意圖
想要解決同頻干擾問(wèn)題，通過(guò)軟件和硬件兩個(gè)方向都可以，本文主要從硬件設計的角度，為解決同頻干擾提供方案。
從硬件的角度來(lái)看，想要避免同頻干擾，可以增加可用帶寬，增加帶寬意味著(zhù)在跳頻的時(shí)候有著(zhù)更多的選擇，劃分信道之間的距離更大，從而避免相互干擾，同時(shí)也大大降低了軟件設計的難度。如圖2，以wifi為例，由于頻道較宅，導致頻道復用較為嚴重，在同一區域內最多只能使用三個(gè)模塊。
圖二 WiFi 信道劃分
在實(shí)際應用中對無(wú)線(xiàn)模塊帶寬影響較大的因素有LNA輸入阻抗、PA輸出阻抗、濾波器的阻抗以及天線(xiàn)阻抗。前兩者用戶(hù)只能依照原廠(chǎng)給出的參數去匹配，而天線(xiàn)的阻抗則是根據實(shí)際應用場(chǎng)景去挑選對應的型號，所以濾波器的阻抗匹配才是電路設計的關(guān)鍵。
我們都知道傳輸功率在阻抗匹配時(shí)可以才可以到達最大，但在實(shí)際設計中往往只能達到某個(gè)頻點(diǎn)的阻抗匹配，這是不符合工程應用的。因為相比于在某一個(gè)頻點(diǎn)傳輸功率的最大化，一個(gè)頻段范圍內均衡的功率傳輸才是更重要的。信號輸出不集中于某一個(gè)頻點(diǎn)而是均衡覆蓋一段較寬的頻率范圍不僅能保證模塊在應用時(shí)容錯率更強，還能保證量產(chǎn)時(shí)的一致性。
現在市面上可用于400-500MHz頻率的濾波器有很多，在這里我們挑選出兩種最典型的濾波器：巴特沃斯和切比雪夫，對比他們的端口阻抗在不同頻率下的變化情況，從而得出該濾波器的使用帶寬，最終選擇在無(wú)線(xiàn)通信中最合適的濾波器。
我們做了如下實(shí)驗， 圖3、圖4是使用ADS仿真的兩個(gè)5階600MHz低通LC濾波器，圖3為巴特沃斯濾波器，圖4為切比雪夫濾波器。
圖3 巴特沃斯濾波器拓撲
圖4 切比雪夫濾波器拓撲
圖5、圖6分別對應他們的端口阻抗與駐波比。
圖5 巴特沃斯濾波器的Smith 、VSWR及S21
圖6 切比雪夫濾波器的Smith 、VSWR及S21
這里可以清楚的看到在史密斯圓環(huán)中，兩種濾波器不同頻率下的阻抗并不相同，巴特沃斯濾波器伴隨著(zhù)頻率的增加，阻抗偏離匹配點(diǎn);而切比雪夫濾波器因為有諧振電路引起阻抗的突變的，所以阻抗會(huì )圍繞在匹配點(diǎn)附近小范圍變化，這就導致切比雪夫濾波器的可用頻段比巴特沃斯濾波器更多。
LM400T模塊以切比雪夫濾波拓撲為模型設計了濾波器電路，其信道能夠覆蓋400MHz~525MHz，且輸出功率保持在18dBm以上，足以達到了信道劃分的要求。
當多組模塊同時(shí)工作時(shí)即可劃分出多個(gè)信道，讓不同組的模塊在不同的信道下通信，模塊之間的通信也不會(huì )因為劃分信道較多而受到影響，這就達到了避免同頻干擾的效果。