實(shí)例說(shuō)明最大干擾源是觸控面板 - 通過(guò)觸控屏談無(wú)線通訊的噪聲干擾與驗(yàn)證要點(diǎn)

　　實(shí)例說(shuō)明：最大干擾源--觸控面板

　　如前所述，觸控面板是各類以觸控為核心應(yīng)用的新式裝置中所占面積最大的組件，相應(yīng)產(chǎn)生的干擾問(wèn)題也就越多，因此，確保其所造成的載臺(tái)噪聲能控制在噪聲預(yù)算內(nèi)，自然是驗(yàn)證時(shí)的第一要?jiǎng)?wù)。根據(jù)百佳泰的驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，目前在智能型手機(jī)及平板裝置中，約莫有60%的干擾問(wèn)題都來(lái)自于觸控面板，其中又有70%是源于面板里的IC控制芯片，接下來(lái)我們就將針對(duì)觸控面板的驗(yàn)證要點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

　　觸控面板顧名思義，就是具備觸控功能的面板，然而，觸控面板第一個(gè)所需要克服的干擾，不是來(lái)自同一裝置內(nèi)的其它模塊或接口，而是面板本身對(duì)觸控功能所產(chǎn)生的干擾。包括像是面板的像素電極（Pixel Electrode）、像素頻率（Pixel Clock）、儲(chǔ)存電容（Storage Capacitor）、逐線顯示（Line-by-Line Address）背光板模塊（Back Light Unit）等都會(huì)造成面板對(duì)觸控的干擾。

　　此時(shí)就要去量測(cè)觸控時(shí)的電壓，掃瞄并觀察在不同時(shí)間以及使用不同觸控點(diǎn)的電壓變化，以了解實(shí)際載臺(tái)噪聲的狀況，才能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)變。基本而言，觸控的掃瞄電壓約是100~200k，而屏幕的更新率則是五毫秒（ms），以檢查所有觸控點(diǎn)，這種低周期的頻率便非常容易造成對(duì)GPS及SIM卡的干擾。因此，觸控面板必須提高電壓才能解決面板的干擾，也就是透過(guò)微幅降低觸控感應(yīng)的靈敏度，以換來(lái)載臺(tái)噪聲降低；而在實(shí)際量測(cè)觀察時(shí)，除了需要透過(guò)精確的夾具與儀器外，也必須量測(cè)時(shí)域（而非頻率），才能得到真正的錯(cuò)誤率（BER）數(shù)據(jù)。

　　在量測(cè)出觸控面板本身的噪聲后，并設(shè)定出合理的噪聲預(yù)算值后，就可以開(kāi)始進(jìn)行觸控面板對(duì)各種不同模塊的噪聲量測(cè)，圖四的觸控面板噪聲預(yù)算魚骨圖，就是我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)歸納研究出的量測(cè)與驗(yàn)證順序，必須透過(guò)對(duì)噪聲預(yù)算的控制，來(lái)觀察觸控面板對(duì)不同模塊的干擾狀況。在圖五的實(shí)際量測(cè)圖中，紅線部分便是我們?cè)O(shè)定的噪聲預(yù)算值，而我們的目標(biāo)就是將噪聲值降低到紅線以下。

　　目前許多新規(guī)裝置如平板電腦或Ultrabook在設(shè)計(jì)面板顯示的訊號(hào)傳輸時(shí)，都會(huì)采取所謂的LVDS進(jìn)行傳導(dǎo)，LVDS也就是低電壓差動(dòng)訊號(hào)（Low Voltage Differential Signaling），是一種可滿足高效能且低電壓數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用需求的技術(shù)。然而在實(shí)際應(yīng)用上，這些訊號(hào)也許可能部分進(jìn)入如3G等行動(dòng)通訊頻段，而產(chǎn)生很大的地面電容不平衡（Ground Capacitance Unbalance）電流、并致使干擾。然而，傳統(tǒng)的處理方式是透過(guò)貼銅箔膠帶或?qū)щ姴?，?lái)緩和這樣的情況，但實(shí)際對(duì)地不平衡的現(xiàn)象并未解決，未真正將 LVDS線纜的問(wèn)題有效處理。唯有透過(guò)量測(cè)LVDS訊號(hào)本身在封閉環(huán)境與系統(tǒng)平臺(tái)上的噪聲差異，才能從問(wèn)題源頭加以進(jìn)行調(diào)整。

　　· 線路邏輯閘

　　此外，觸控面板接有許多的線路，這些線路的邏輯閘都會(huì)因不斷的開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生頻率干擾。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)邏輯閘產(chǎn)生約45MHz的干擾時(shí)，像GSM 850（869-896 MHz）跟GSM 900（925-960 MHz）間的發(fā)射接收頻率差距小于45MHz，便會(huì)產(chǎn)生外部調(diào)變（External Modulation）而造成干擾；另一個(gè)例子則是藍(lán)牙受到邏輯閘的開(kāi)關(guān)而使電流產(chǎn)生大小變化，這樣的外部調(diào)變使得訊號(hào)進(jìn)入GSM1800、 GSM1900的頻譜而產(chǎn)生干擾。

　　因此，我們必須使用頻域模擬法進(jìn)行S-parameter分析取樣，確認(rèn)電腦仿真與實(shí)機(jī)測(cè)試的誤差值在容許范圍內(nèi)，以掌握噪聲傳導(dǎo)的狀況。才能不犧牲消費(fèi)者的良好觸控經(jīng)驗(yàn)，又能減少觸控面板對(duì)產(chǎn)品其它模塊及組件造成的干擾。

　　· 固態(tài)硬盤

　　新興的儲(chǔ)存媒介—固態(tài)硬盤（SSD）盡管受閃存的市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)影響，而在成本上仍居高不下，但因其體積輕薄與低功耗的特性，已被廣泛應(yīng)用在平板電腦及其它形式的行動(dòng)裝置中。然而，傳統(tǒng)磁盤式硬盤容易受到外來(lái)通訊狀況影響的情形（例如當(dāng)手機(jī)放在電腦硬盤旁接聽(tīng)使用，有可能干擾到硬盤造成數(shù)據(jù)毀損），也同樣出現(xiàn)在SSD上。

　　在 SSD上的狀況時(shí)，SSD會(huì)隨著使用抹寫次數(shù)（P/E Cycle）的增加，而使得其噪聲容限（Noise Margin）隨之降低，就如圖七所示，經(jīng)過(guò)一萬(wàn)次的抹寫使用后，噪聲容限就產(chǎn)生了明顯的惡化，而更容易受到觸控面板或其它噪聲源的干擾，而影響實(shí)際功能。在這個(gè)情境下，若能作到SSD的均勻抹寫，便是有效緩和噪聲容限下降速率的方法之一。

　　· 模塊多任務(wù)運(yùn)作

　　觸控面板所使用的電來(lái)自系統(tǒng)本身，而其它如通訊或相機(jī)等模塊等，也都同樣透過(guò)系統(tǒng)供電，因此，電壓的穩(wěn)定與充足便是使這些組件模塊能良好運(yùn)作的關(guān)鍵所在。在所有需要使用電源的模塊中，其中尤以3G或Wi-Fi模塊在進(jìn)行聯(lián)機(jī)上網(wǎng)（數(shù)據(jù)傳輸）時(shí)最為耗電，在所有這些通訊模塊開(kāi)啟的同時(shí)，就很可能造成電壓不足，而影響到觸控面板的穩(wěn)定吃電；另外，此時(shí)通訊模塊的電磁波，也可能同時(shí)直接打到面板上，造成嚴(yán)重的噪聲干擾。這時(shí)我們就必須回到前面的魚骨圖，依序進(jìn)行不同模塊設(shè)定、位置建置、通訊環(huán)境的驗(yàn)證。

　　在本文的最后，百佳泰也提供我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)歸納設(shè)計(jì)出的完整驗(yàn)證步驟，以作為開(kāi)發(fā)驗(yàn)證時(shí)的參考，透過(guò)這樣的驗(yàn)證順序，才能按部就班的降低噪聲干擾，提升通訊質(zhì)量。根據(jù)圖八所示，一個(gè)完整具有各式通訊模塊與觸控功能的裝置，主要可分成以下三個(gè)驗(yàn)證步驟：

　　1. 傳導(dǎo)測(cè)試（Conductive Test）：

　　在驗(yàn)證初始必須先透過(guò)傳導(dǎo)測(cè)試，精確量測(cè)出裝置本身的載臺(tái)噪聲、接收感度惡化情形、以及傳送與接受（Tx/Rx）時(shí)的載臺(tái)噪聲。

　　2. 電磁兼容性（Near Field EMC）：

　　在掌握了傳導(dǎo)測(cè)試所能取得的相關(guān)信息，并設(shè)定噪聲預(yù)算后，便可進(jìn)行包括天線表面電流量測(cè)、噪聲電流分布量測(cè)及耦合路徑損失（Coupling Path Loss）的量測(cè)，以及相機(jī)、觸控面板的噪聲和射頻共存外部調(diào)變。

　　3. OTA測(cè)試（Over The Air Test）：

　　完成傳導(dǎo)與EMC測(cè)試后，便可針對(duì)不同通訊模塊進(jìn)行獨(dú)立與共存的量測(cè)、總輻射功率（Total Radiation Power，TRP）與全向靈敏度（Total Isotropic Sensitivity，TIS）的量測(cè)、GPS載波噪聲比（C/N Ratio）的量測(cè)乃至DVB的接收靈敏度測(cè)試。

　　本文所探討的內(nèi)容雖然僅是噪聲驗(yàn)證的其中一個(gè)例子，但我們已可以見(jiàn)微知著的了解到，無(wú)線通訊訊號(hào)技術(shù)的博大精深，以及干擾掌控的技術(shù)深度。所有相關(guān)廠商業(yè)者在開(kāi)發(fā)時(shí)，均需透過(guò)更深入的研究、更多的技術(shù)資源與精力投入，以對(duì)癥下藥的找出相應(yīng)的量測(cè)方式及與解決方案，克服通訊產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上會(huì)產(chǎn)生的訊號(hào)劣化與干擾狀況。

——本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)10月《觸控技術(shù)特刊》“透視新設(shè)計(jì)欄目”，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，違者必究！