Regolazione del ciclo di lavoro dell'orologio per la mitigazione del desense nei casi coinvolti nella modulazione

Nota dell'editore: Il documento su cui si basa questo articolo è stato originariamente presentato al Simposio internazionale IEEE del 2022 sulla compatibilità elettromagnetica e l'integrità del segnale/potenza (EMC, SI e PI), dove ha ricevuto il riconoscimento come miglior documento del simposio. È ristampato qui con il gentile permesso dell'IEEE. Copyright 2022IEEE.

I problemi di desensibilizzazione dell'antenna a radiofrequenza (RF), noti anche come desense, hanno attirato maggiore attenzione negli ultimi anni. A causa della tendenza secondo cui i moderni dispositivi elettronici sono progettati per essere più compatti, dotati di più funzioni e funzionanti a velocità più elevate, si verificheranno più frequentemente fonti di rumore indesiderate e l'accoppiamento con le antenne RF della vittima. Esistono molti meccanismi attraverso i quali può verificarsi il desensing sulle antenne RF come l'accoppiamento diretto [1] [2], la modulazione [3], l'intermodulazione [4] [5], ecc.

I casi più comuni sono l'accoppiamento diretto alle antenne vittima. Quando esistono determinate sorgenti di rumore che irradiano componenti di frequenza all'interno della banda ricevente, l'antenna può captare il rumore quando le sorgenti hanno percorsi di accoppiamento efficienti con esso. Poiché le gamme di frequenza di lavoro delle antenne sono note, è stato ampiamente studiato per evitare rumori indesiderati accoppiati all'antenna provenienti da moduli vicini. Le tipiche soluzioni di mitigazione includono schermature, assorbitori e persino la rotazione dell'orientamento [1]. Il teorema basato sulla reciprocità viene utilizzato come struttura per modellare il problema dell'accoppiamento diretto [6]. Sulla base del quadro, sono stati proposti diversi metodi come l'estrazione del momento di dipolo equivalente per la modellazione della sorgente di rumore [7] [8] o l'utilizzo della scatola di Huygens [9].

I problemi di densità con la modulazione coinvolta sono più difficili da identificare. I segnali di trasmissione radianti possono arrivare fino a 23 dBm e una quantità significativa di potenza TX può essere facilmente accoppiata a moduli e componenti vicini. A causa della non linearità dei componenti, i segnali TX accoppiati modulati con segnali in banda base a bassa frequenza generano nuove componenti di frequenza e quindi interferiscono con la banda RX. I segnali in banda base a bassa frequenza, che in genere vengono ignorati per problemi di rilevamento, possono creare problemi in una situazione del genere. Esistono pochi studi sulla relazione tra lo spettro del segnale in banda base e il desenso.

In questo articolo viene proposta una nuova direzione per la mitigazione della desenzazione. Senza modificare la progettazione dell'hardware, il desenso può essere soppresso progettando la distribuzione dello spettro attraverso la regolazione del ciclo di lavoro del clock del rumore. Vengono spiegate le interpretazioni della modulazione causata dal desenso e la distribuzione dello spettro di clock rispetto al ciclo di lavoro. Quindi le misurazioni dei cellulari reali hanno convalidato la fattibilità della mitigazione della sensazione mediante la regolazione del ciclo di lavoro.

Per le antenne RF in modalità di funzionamento Frequency Divide Duplex (FDD), le frequenze di trasmissione sono generalmente non lontane dalla gamma di frequenze di ricezione. Come mostra la Figura 1(a), utilizzando la banda LTE 5 come esempio, i canali di trasmissione hanno una differenza di 45 MHz rispetto ai canali di ricezione. Il desenso causato dalla modulazione può verificarsi in due condizioni: 1) Esistono componenti spettrali del segnale in banda base intorno a 45 MHz; 2) Esiste una non linearità sufficiente per miscelare i segnali TX e in banda base. Quindi i segnali in banda base verranno convertiti nella gamma RX e interferiranno con il canale. Uno studio precedente ha ben identificato questo meccanismo di modulazione avvenuto nella progettazione pratica di un telefono [3].

Come mostra la Figura 1(b), i segnali TX irradiati dall'antenna possono essere captati dal vicino circuito del microfono digitale (Dmic). A causa della non linearità del componente Dmic, i segnali TX accoppiati possono modulare con i segnali di clock sul microfono, pertanto, dopo il missaggio verranno creati nuovi segnali ad alta frequenza indesiderati nella gamma RX. Alla fine, il rumore RX modulato si accoppierà all'antenna vittima e degraderà la sensibilità. Si noti che sebbene la frequenza fondamentale dell'orologio Dmic sia 2,4 MHz, le sue armoniche possono verificarsi vicino a 45 MHz.