一种射频干扰检测装置及方法与流程

1.本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种射频干扰检测装置及方法。


背景技术：

2.随着通信行业的发展，在日常生活中，越来越多的产品具有射频发射功能，如，无线网络，wireless-fidelity，wifi，全球定位系统，global positioning system，gps，低功耗局域网协议，zigbee protocol，zigbee，以及蓝牙等等。由于各种射频信号充满了人们的生活空间，无可避免的存在射频干扰，radio frequency interference，rfi可能会造成通信系统效率的降低，以及影响其它功能电路的正常工作，因此，需要对射频信号进行检测，以获得射频信号对空间的干扰结果，从而能够基于获得的射频干扰结果避开射频信号的干扰，令电子设备正常运行。
3.在现有技术的硬件设计过程中，涉及到射频模块时，较少考虑射频电路的天线对其他功能电路的影响，只是凭借经验使射频电路尽量远离其它功能电路，射频走线进行包地处理，射频走线进行阻抗匹配等。
4.但射频影响是空间球形辐射，根据硬件经验不能规避一切干扰。特别是在模块距离基表比较近时，只能等设计样机做出之后进行具体测试，以确定其它电路是否会受到干扰，如果出现干扰就进行整改测试，整改完成后就再次优化设计进行样机测试，同时也无法在三维空间上对射频影响范围进行定位。
5.电子设备的工作状态下，正常高电平是3.3v，现有技术中的射频干扰检测器可以在2.31v以上时，识别到高电平信号，但由于此时电路也能工作，属于干扰存在不严重的时刻，无法检测到射频信号对于电子设备的干扰信息，只有受到较大干扰直至不能正常工作才能检测到，电子设备产品设计的可靠性低。
6.cn107087285a在2017年4月18日公开了一种射频干扰检测方法及装置，用于在终端的运行发生异常时，可以及时实施射频干扰检测，并上报检测结果，以及通知维修人员进行射频故障维修或终端的位置调整，以上方法只能在故障问题出现后再解决问题，无法将问题解决在设计的初始阶段。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种射频干扰检测装置及方法，能够检测出射频电路的辐射范围和程度，在进行电路设计时可以以此为参考，进行设计规避，把射频干扰问题解决在前期设计当中。
8.第一方面，本技术实施例提供了一种射频干扰检测装置，射频干扰检测装置设于待检测的射频电路的预设距离处，射频干扰检测装置的一端与存储器连接，所述射频干扰检测装置包括依次连接的干扰耦合模块、干扰放大模块以及干扰检测模块，还包括电源电压；干扰耦合模块用于耦合射频电路的射频信号；干扰放大模块用于放大干扰耦合模块的干扰信号，干扰放大模块包括分别与干扰检测模块、干扰耦合模块连接的绝缘栅场效应管；
干扰检测模块用于检测干扰放大模块放大的干扰信号。
9.在第一方面的一种可选方案中，干扰耦合模块包括至少一条干扰耦合电路，干扰放大模块包括与干扰耦合电路数量一致的干扰放大电路，干扰放大电路上设有绝缘栅场效应管，干扰耦合电路一端与电源电压连接，干扰耦合电路另一端与相应的绝缘栅场效应管的栅极连接。
10.在第一方面的又一种可选方案中，干扰耦合电路上设有保护电阻，保护电阻的一端与电源电压连接，保护电阻的另一端与绝缘栅场效应管的栅极连接。保护电阻与绝缘栅场效应管的栅极之间的连接线较长，会形成天线效应，用于耦合连接线所在位置处的射频信号。
11.在第一方面的又一种可选方案中，干扰放大电路还包括上拉电阻，上拉电阻的一端接地，上拉电阻的另一端与绝缘栅场效应管的漏极连接。
12.在第一方面的又一种可选方案中，绝缘栅场效应管的源极与电源电压连接，干扰检测模块为一微控制器，微控制器设有数量与干扰放大电路一致的io脚，io脚与相应的绝缘栅场效应管的漏极和上拉电阻的连接处连接。
13.在第一方面的又一种可选方案中，所述干扰放大电路还包括指示灯，所述指示灯的一端与绝缘栅场效应管的漏极连接，指示灯的另一端与上拉电阻连接，微控制器的io脚与相应的绝缘栅场效应管的漏极和指示灯的连接处连接。
14.在第一方面的又一种可选方案中，所述指示灯为发光二极管，发光二极管的阳极端与绝缘栅场效应管的漏极连接，发光二极管的阴极端与上拉电阻连接。
15.在第一方面的又一种可选方案中，干扰耦合模块包括至少两组干扰耦合电路组，每组干扰耦合电路组均包括多条干扰耦合电路，干扰耦合电路组处于不同平面。
16.在第一方面的又一种可选方案中，干扰耦合电路组中的多条干扰耦合电路均平行设置，且不同干扰耦合电路组中的干扰耦合电路之间存在夹角。
17.第二方面，本技术实施例提供了一种射频干扰检测方法，采用第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的一种射频干扰检测装置对射频电路进行射频干扰检测，以得到包含射频电路在三维空间上不同位置处干扰信号的射频干扰结果。
18.本发明的有益技术效果包括：
19.1.射频干扰检测装置的干扰放大模块中采用了p沟道增强型绝缘栅场效应管，能够检测出现有技术中容易忽略的较小射频干扰，不同于现有技术中只有受到较大干扰甚至影响电路正常工作时才能检测到的情况，提高了射频干扰检测的检测精度。
20.2.提出了一种射频干扰检测装置，通过模拟经纬度走线，定位受干扰的点、线、面区域，能够检测出射频电路的辐射范围和程度。
21.3.在进行外围电路设计时可以作为参考，进行干扰规避，以便进一步地消除射频干扰，提高外围电路产品的抗干扰性能，同时使后续通信正常。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明中一种射频干扰检测装置一条干扰耦合电路示意图；
24.图2为本发明中一种射频干扰检测装置两组干扰耦合电路组示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
26.在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本技术的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本技术也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征a、b、c，另一个实施例包含特征b、d，那么本技术也应视为包括含有a、b、c、d的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
27.下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本技术内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
28.实施例一：
29.参照图1，一种射频干扰检测装置，射频干扰检测装置设于待检测的射频电路的预设距离处，射频干扰检测装置的一端与存储器连接，所述射频干扰检测装置包括依次连接的干扰耦合模块、干扰放大模块以及干扰检测模块，还包括电源电压；干扰耦合模块用于耦合射频电路的射频信号；干扰放大模块用于放大干扰耦合模块的干扰信号，干扰放大模块包括分别与干扰检测模块、干扰耦合模块连接的绝缘栅场效应管；干扰检测模块用于检测干扰放大模块放大的干扰信号。
30.干扰耦合模块包括至少一条干扰耦合电路，干扰放大模块包括与干扰耦合电路数量一致的干扰放大电路，干扰放大电路上设有绝缘栅场效应管，干扰耦合电路一端与电源电压连接，干扰耦合电路另一端与相应的绝缘栅场效应管的栅极连接。其中电源电压，用于给干扰耦合模块、干扰放大模块以及干扰检测模块提供电源支持。
31.场效应管是电压控制型器件，根据结构不同可以分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管，绝缘栅场效应管由金属-氧化物-半导体组成，简称mos管，根据工作方式不同可分为增强型和耗尽型，根据导电沟道的掺杂类型不同，可分为n沟道场效应管和p沟道场效应管。
32.增强型绝缘栅场效应管其关断状态是默认状态，只有在施加正向电压时才能开启。测试的线路：干扰耦合模块，正常是高电平，增强型绝缘栅场效应管在高电平跌落才会导通，耗尽型绝缘栅场效应管在低电平被抬高会导通，而一般的射频干扰都是会产生电压降低的影响，低电平被抬高的情况不多，所以采用增强型绝缘栅场效应管。当栅极施加正向电压时，栅极与沟道之间的绝缘层发生电场效应，吸引沟道中的自由电子向漏极方向移动，形成导电路径，这时增强型绝缘栅场效应管处于开启状态。n沟道绝缘栅场效应管是栅源电
压大于1v导通，低于1v关断，测试的线路：干扰耦合模块，正常是高电平，高电平低于2.3v就不能正常工作了，跌落到1v以下比较困难，所以采用p沟道绝缘栅场效应管。
33.具体地，本实施例应用绝缘栅场效应管的型号为p沟道增强型绝缘栅场效应管，以下简称增强型pmos管。源极与栅极压差大于0.4v以上时，源漏极会导通，未被射频信号干扰时，增强型pmos管的栅极也一直是高电平，此时栅源极压差为0v，当栅极走线受到干扰时，电平跌落至0.4v以下时，漏源极才导通。
34.绝缘栅场效应管的源极与电源电压连接，干扰检测模块为一微控制器，微控制器设有数量与干扰放大电路一致的io脚，io脚与相应的绝缘栅场效应管的漏极和上拉电阻的连接处连接。
35.干扰耦合电路上设有保护电阻r1，保护电阻r1的一端与电源电压连接，保护电阻r1的另一端与绝缘栅场效应管的栅极连接。保护电阻r1与绝缘栅场效应管的栅极之间的连接线较长，会形成天线效应，用于耦合连接线所在位置处的射频信号。
36.干扰放大电路采用硬件设计常用的上拉电阻r2连接io脚的方式，还包括上拉电阻r2，上拉电阻r2的一端接地，上拉电阻r2的另一端与绝缘栅场效应管的漏极连接。上拉电阻r2，pull-up resistor，在数字电路中通常与输入/输出，io引脚连接在一起，用于确保引脚在未连接到外部信号源时保持在已定义的电平状态。
37.上拉电阻能够防止浮空状态：当io引脚未连接到外部信号源时，它可能处于未确定的电平状态，即浮空状态。这种状态下，引脚可能受到电磁干扰的影响，从而导致电平的不稳定性。通过连接一个上拉电阻，可以将引脚拉高到一个已定义的逻辑高电平，确保在无外部信号输入时引脚保持在稳定状态。
38.上拉电阻能够定义默认状态：在某些情况下，特定的默认状态对系统的正确操作很重要。通过使用上拉电阻，可以将io引脚的默认状态定义为逻辑高电平或逻辑低电平，以便系统在启动或重置时具有可预测的初始状态。
39.上拉电阻能够防止短路：在一些情况下，io引脚可能会与其他信号源或其他电路连接在一起。如果这些信号源或电路输出一个低电平信号，而io引脚被连接到一个低电平的信号源，可能会导致短路。通过使用上拉电阻将引脚拉高到逻辑高电平，可以防止这种短路情况的发生。
40.需要根据具体的应用和系统要求来选择适当的上拉电阻的数值。较高的电阻值可以降低功耗，但可能导致上升时间变慢。较低的电阻值可以提高速度，但会增加功耗。因此，需要在权衡功耗和性能之间进行选择，并根据具体情况进行调整。
41.干扰放大电路还包括指示灯，指示灯的一端与绝缘栅场效应管的漏极连接，指示灯的另一端与上拉电阻连接，微控制器的io脚与相应的绝缘栅场效应管的漏极和指示灯的连接处连接。具体地，本实施例中应用的指示灯为发光二极管d，发光二极管d的阳极端与绝缘栅场效应管的漏极连接，发光二极管d的阴极端与上拉电阻连接。
42.在本发明的另一种优选实施方式中，发光二极管d与上拉电阻r2的位置进行互换。不导通时，发光二极管d的阳极为低电平，发光二极管d不亮，芯片的io脚检测为低电平，当增强型pmos管的源漏极导通时，发光二极管d的阳极为为高电平，发光二极管d亮，芯片io检测到高电平。
43.参照图2，干扰耦合模块包括至少两组干扰耦合电路组，每组干扰耦合电路组均包
括多条干扰耦合电路，干扰耦合电路组处于不同平面。干扰耦合电路组中的多条干扰耦合电路均平行设置，且不同干扰耦合电路组中的干扰耦合电路之间存在夹角。
44.射频干扰检测装置还包括底板，保护电阻r1、上拉电阻r2以及增强型pmos管皆设于底板上表面，多条第一电阻与增强型pmos管的栅极之间的连接线平行设置且间隔相同，底板的下表面设有保护电阻r1、上拉电阻r2以及增强型pmos管，多条第一电阻与绝缘栅场效应管的栅极之间的连接线平行设置且间隔相同，并与底板的上表面的多条连接线垂直设置，底板上表面一面横向走线，底板下表面一面纵向走线，形成交错走线，类似gps能够精确定位到射频干扰大的区域。
45.实施例二：
46.一种射频干扰检测方法，采用实施例一提供的一种射频干扰检测装置对射频电路进行射频干扰检测，以得到包含射频电路在三维空间上不同位置处干扰信号的射频干扰结果。
47.具体地，包括步骤：
48.步骤a，射频干扰检测装置设于待检测的射频电路的预设距离处，射频干扰检测装置上电并发送频率1hz。
49.步骤b，检测时长5分钟内，微控制器的所有io脚的高电平，记为干扰信号，将干扰信号存储在存储器中。同时，直观观察装置上的指示灯是否闪烁，正常时常灭，受干扰时会亮。
50.步骤c，变换底板位置，进行不同位置的射频干扰检测，以得到三维空间上的射频干扰结果,一次利用2n个io脚测试2n条连接线，即n条纵线和n条横线。
51.当保护电阻与增强型pmos管的栅极之间的连接线受到干扰，且电压跌落0.4v以上时，增强型pmos管导通，连接该增强型pmos管漏极的io脚变为高电平，微控制器检测到该io脚电平有变化，正常是低电平，记录下该io脚对应的板子上的那条线的坐标如a1，若多条io电平变换了，就记录多条线路。微控制器会累计记录5分钟内所有io瞬间波形跌落的电平变换的线路编号，以得到真值表，将微处理器中的受干扰坐标输出到存储器中进行存储，存储器可为日志输出口，也可以在示波器上将坐标的受干扰情况用波形图的形式呈现。
52.验证实验所得到的如下表所示：
53.表真值表
[0054][0055]
其中，a0至an为正面横向走线，b0至bn为反面纵向走线，ab对应正面横向走线与反面纵向走线的交叉点，1代表io脚为高电平，0代表io脚为低电平。
[0056]
结果分析：通过观察ab可获得受干扰的点，线，面情况。由上表可知，走线a4,a5,a6,a7,a8和b0,b1,b2坐标合围区域受干扰较为严重。
[0057]
没有用射频干扰检测方法时，样机做出来进行白盒测试时，受到射频干扰影响的情况比较严重，内置射频模块新产品设计存在20％概率会出现因射频干扰影响正常工作的情况，经过干扰检测方法之后，避开干扰区域，之后电平跌落不明显，使用射频干扰检测装置后，新产品因射频干扰影响问题数为0。
[0058]
实验结论：该装置方法能够将问题解决在设计阶段，提高工作效率，降低后期调试时间和样机制作的轮次，该装置能够检测出不影响系统工作的小信号跳变。
[0059]
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种射频干扰检测装置，其特征在于，包括依次连接的干扰耦合模块、干扰放大模块以及干扰检测模块；干扰耦合模块用于耦合射频电路的射频信号；干扰放大模块用于放大干扰耦合模块的干扰信号，干扰放大模块包括分别与干扰检测模块、干扰耦合模块连接的绝缘栅场效应管；干扰检测模块用于检测干扰放大模块放大的干扰信号。2.根据权利要求1所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，干扰耦合模块包括至少一条干扰耦合电路，干扰放大模块包括与干扰耦合电路数量一致的干扰放大电路，干扰放大电路上设有绝缘栅场效应管，干扰耦合电路一端与电源电压连接，干扰耦合电路另一端与相应的绝缘栅场效应管的栅极连接。3.根据权利要求2所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，干扰耦合电路上设有保护电阻，保护电阻的一端与电源电压连接，保护电阻的另一端与绝缘栅场效应管的栅极连接。4.根据权利要求2所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，干扰放大电路还包括上拉电阻，上拉电阻的一端接地，上拉电阻的另一端与绝缘栅场效应管的漏极连接。5.根据权利要求4所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，绝缘栅场效应管的源极与电源电压连接，干扰检测模块为一微控制器，微控制器设有数量与干扰放大电路一致的io脚，io脚与相应的绝缘栅场效应管的漏极和上拉电阻的连接处连接。6.根据权利要求4所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，所述干扰放大电路还包括指示灯，所述指示灯的一端与绝缘栅场效应管的漏极连接，指示灯的另一端与上拉电阻连接，微控制器的io脚与相应的绝缘栅场效应管的漏极和指示灯的连接处连接。7.根据权利要求6所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，所述指示灯为发光二极管，发光二极管的阳极端与绝缘栅场效应管的漏极连接，发光二极管的阴极端与上拉电阻连接。8.根据权利要求2所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，干扰耦合模块包括至少两组干扰耦合电路组，每组干扰耦合电路组均包括多条干扰耦合电路，干扰耦合电路组处于不同平面。9.根据权利要求8所述的一种射频干扰检测装置，其特征在于，干扰耦合电路组中的多条干扰耦合电路均平行设置，且不同干扰耦合电路组中的干扰耦合电路之间存在夹角。10.一种射频干扰检测方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的一种射频干扰检测装置对射频电路进行射频干扰检测，以得到包含射频电路在三维空间上不同位置处干扰信号的射频干扰结果。

技术总结
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种射频干扰检测装置及方法，包括依次连接的干扰耦合模块、干扰放大模块以及干扰检测模块；干扰耦合模块包括保护电阻，一端连接电源电压，一端与干扰放大模块中的增强型PMOS管的栅极连接，其连接线平行设置且间隔相同，至少包括两组，一面横向走线，一面纵向走线，形成交错走线，类似GPS能够精确定位到射频干扰大的区域，干扰检测模块中的微处理器的IO脚连接到增强型PMOS管的漏极。能够检测出现有技术中容易忽略的较小射频干扰，提高了射频干扰检测的检测精度，通过模拟经纬度走线，定位受干扰的点、线、面区域，能够检测出射频电路的辐射范围和程度，且可以实现把问题解决在电路设计之初的目的。目的。目的。


技术研发人员：王冰洁 王刚 戴翚 黄野 孟卓
受保护的技术使用者：杭州粒合信息科技有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/10/15