WIFIAP项目 5G RX二次谐波超标案例分析

一、 问题的现象及描述
采用博通WIFI方案方案的两个项目在做CE高频杂散测试时发现5G RX出现10.359 GHz的高频杂散点，通过更换信道，该杂散点跟着改变，最终确认该频率是5G主信号的二倍频；如下图：

二、 问题分析
 由于这个高频杂散点随主频改变，并且是主频的二倍频，所以首先怀疑是TX的二次谐波，但测试的是RX杂散，故怀疑是RX测试时TX未完全关闭，导致射频通路上二次谐波超标，然后我们将天线直接去掉，发现在信宝测试结果未有任何改善，并在实验室用传导方式测试射频输出口，未发现二次谐波，并且射频通路有双工器，对二次谐波抑制较好，故可以判定RX的10.359G杂散不是从天线辐射出去；
通过软件方法给出解决方案nvram set sb/1/vcotune=1，可以降低3dB左右，但依然超标严重，但至少还是很有用；
 在实验室用频谱仪扫描发现10.359G这个杂散点在正面铝散热器和背面的两路电源处（SYNTH_VDD3_3V_C1和SYNTH_VDD3_3V_C0）能量最强，在信宝实验室测试也发现当DUT转到正面的铝散热器处超标最严重，故直接去掉铝散热器，但依然超标5~6dB，这里也说明铝散热器不能使用，辐射太严重；
 去掉正面铝散热器，依然超标5~6dB，这时在信宝测试，发现DUT转到PCB板背面辐射超标最严重，故开始在背面贴吸波材料+正面采用陶瓷散热器方案，这种方案可行，但一致性很难保证，并且不美观，遭到淘汰；
 既然知道辐射源，我们直接采用屏蔽罩方案，但在测试过程中发现只屏蔽背面，正面会超标很严重，单一屏蔽正面，背面又会超标很严重，故正反两面都需要屏蔽，拿了一块板做验证，将正反都屏蔽，发现超标更加严重，超标7~8dB，判断是没有将辐射源全部屏蔽，仔细排查PCB电路发现有三根电源线离SYNTH频率合成电源很近，怀疑是耦合到电源线上，电源线当天线将其辐射，

 既然怀疑是电源线充当天线，将辐射源辐射，故用铜箔纸将这些电源线屏蔽，在实验室测试，辐射减弱很多，超标2_{4dB；但依然还是超标，并且测试发现超标最严重在正面，故怀疑是屏蔽罩焊接不良导致，将正面屏蔽罩重新焊接，然后测试发现RX杂散裕量0.2}0.7dB左右，勉强通过，焊接三台机测试发现稍微焊接不好屏蔽罩就会超标；
 通过上述措施，依然余量不是很足，故考虑从电影电路设计上看能否在优化一些余量，由于10.359GHz这个杂散点在频率合成电源处辐射能力最强，这两路电源设计如下：入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/ad46250c5e5f406f8fa3be71022449eb.png#pic_center)

既然知道源头是主芯片博通WIFI方案沿着SYNTH两路电源对外辐射的，在实验室定位问题时发现两路电源附近的地都有很强的杂散信号，这样会导致附近一些尖锐的器件都会形成天线对外辐射；故在芯片到电源间连接放一颗高频磁珠，并且去掉芯片管脚附近的滤波电容，在信宝实验室RX杂散有1_{2dB的余量，到此解决了RX的10.359杂散点，华硕竞品在信宝实验室超标3}4dB，去掉金属散热器才可以PASS，故金属散热器不能加上去；
 RX杂散解决后，在信宝实验室细看TX杂散发现10.359超标7~10dB，最后在屏蔽罩内将FEM屏蔽或者晶振屏蔽都可以解决，屏蔽后会有10dB以上的余量，猜想原因可能是，10.359GHz的杂散耦合到晶振的金属和FEM的盖子上，然后又离屏蔽罩距离太近，导致杂散信号在盖子里面来回反射，导致这个频点的TX杂散也恶化很严重，故需要在屏蔽罩里对fem或者晶振进行屏蔽，其中最有效的是直接屏蔽晶振，但考虑到晶振温度超标等风险，选择了屏蔽FEM，到此10.359GHz在博通WIFI方案平台上的这个杂散问题得到解决。
三、 解决过程
增加正反屏蔽罩，并且正面屏蔽罩里对FEM进行单独屏蔽，SYNTH两路电源靠近芯片端的100nf滤波电容直接去掉，并且将0欧姆电阻改为高频磁珠。
四、 改进后效果
采用上述改进措施，工厂贴装10pcs拿到信宝进行测试，RX余量都在1.5d以上，TX杂散余量都在10dB以上
五、 结论
现在CE的标准越来越严，产品设计往往在最后的EMC高频杂散上出问题，对于以后像这种由芯片设计缺陷产生的杂散超标点，要首先定位到辐射源、辐射路径，然后从电路设计上和破坏辐射路径两方面着手，对其进行解决！