迎戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)干擾無(wú)處不在的時(shí)代

 “IoT”是物聯(lián)網(wǎng)?不...它應(yīng)該是代表“干擾物(Interference of Things)”!

首先，“IoT”指的應(yīng)該是“干擾物(Interference of Things)”，其他你聽(tīng)到的解釋都只是營(yíng)銷(xiāo)術(shù)語(yǔ)。

雖然采用有線通訊的連網(wǎng)裝置相對(duì)較少，但這類(lèi)裝置──從農(nóng)業(yè)、醫(yī)療應(yīng)用到烤吐司機(jī)、寵物用品──大部分都是透過(guò)藍(lán)牙、Wi-Fi或是蜂巢式通訊來(lái)鏈接;其中有部份會(huì)被設(shè)計(jì)為將EMI發(fā)射限制于適當(dāng)頻道，并拒絕頻外功率，但很多并不會(huì)。

以上的問(wèn)題在美國(guó)時(shí)間8月9日于華盛頓特區(qū)(Washington D.C.)舉行的年度IEEE EMC+SIPI Symposium大會(huì)的“物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)電磁兼容性”(EMC for IoT)場(chǎng)次，被進(jìn)一步突顯。

在這場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)的研討會(huì)中，與會(huì)者了解到很多連網(wǎng)裝置設(shè)計(jì)在承受外部EMI方面做得不夠，可能是成本、功率以及尺寸等因素帶來(lái)的壓力，讓某些廠商銷(xiāo)售的產(chǎn)品只能剛好達(dá)到最低程度要求，而問(wèn)題就會(huì)來(lái)自那些連網(wǎng)裝置的意圖發(fā)射器(intentional radiators)。

在某些情況下，“不良”發(fā)射器會(huì)發(fā)射過(guò)多的頻外能量;相反的，有些接收器排除頻外能量的過(guò)濾能力有限或是缺乏這種能力。

歐盟的無(wú)線電設(shè)備指令(European Radio Equipment directive)規(guī)定：“因無(wú)線電通訊或是無(wú)線電定位目的，有意圖發(fā)射或接受無(wú)線電波的設(shè)備，對(duì)無(wú)線電頻譜有系統(tǒng)性的使用;為了確保對(duì)無(wú)線電頻譜的有效利用，以避免有害的干擾，所有這類(lèi)設(shè)備都屬于本指令的適用范圍。”

注意以上提到的“避免有害干擾“;很多產(chǎn)品會(huì)在認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室接受EMI耐受度測(cè)試，確保能符合歐盟指令以及其他適用標(biāo)準(zhǔn)。其他連網(wǎng)裝置也會(huì)進(jìn)行自我認(rèn)證，其中有些產(chǎn)品可能因?yàn)閬?lái)自發(fā)射器的過(guò)量鄰近頻道功率過(guò)量，或是采用不合格收發(fā)器，而無(wú)法通過(guò)合格測(cè)試。

此CDMA訊號(hào)的部份功率溢至相鄰頻道

下圖的CDMA訊號(hào)之相鄰頻道功率低于噪聲基底，除了兩個(gè)低水平峰值。

干凈的CDMA訊號(hào)很適合其5MHz頻道

注意，Wi-Fi是使用未授權(quán)2.4GHz頻段，涵蓋2500~2690MHz;航空無(wú)線電導(dǎo)航以及無(wú)線電定位頻段是從2700MHz開(kāi)始，兩者之間只有100MHz的頻段差距，有些廉價(jià)無(wú)線裝置的功率就可能會(huì)溢過(guò)該間隙。

在研討會(huì)上，來(lái)自荷蘭特文特大學(xué)(University of Twente Enschede and Thales Netherlands)的博士Frank Leferink在題為“無(wú)線系統(tǒng)(意圖性) EMI缺陷”的演說(shuō)中指出，確保裝置與系統(tǒng)不會(huì)相互干擾的代價(jià)，是功耗、尺寸以及成本;“工程師想要拿掉濾波器，”他表示：“有些軟件定義無(wú)線電(SDR)設(shè)計(jì)者完全不用濾波器，認(rèn)為只要靠軟件就能消除EMI問(wèn)題。”

“超外差(superheterodyne)接收器的效果最好，”Leferink接著指出：“不過(guò)這種組件成本很高而且耗電，因此許多裝置會(huì)使用較便宜、耗電較低的外差(heterodyne)接收器。”

不過(guò)因?yàn)橥獠罱邮掌鞅容^敏感，它們比起超外差接收器，對(duì)于來(lái)自電子干擾器(Jammers)的干擾耐受程度可能較差。對(duì)此Leferink指出，除了軍方，使用電子干擾器是不合法的，但還是可以在深圳花500美元買(mǎi)到;可能會(huì)有歹徒會(huì)用電子干擾器破壞家用或汽車(chē)保全系統(tǒng)，入侵住宅竊盜或是偷走車(chē)輛。

在另一場(chǎng)技術(shù)研討上，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)的Bill Young提出了一個(gè)問(wèn)題，即配備4G/LTE通訊的設(shè)備，會(huì)溢出功率至鄰近GPS頻段，干擾GPS接收器“固定“在衛(wèi)星上的功能;他的演說(shuō)題為“頻譜共享量測(cè)學(xué)：量測(cè)鄰近頻段LTE波形對(duì)GPS收發(fā)器沖擊”，分享了一種自動(dòng)化測(cè)試量測(cè)方法，讓NIST工程師能為主管機(jī)關(guān)收集足夠數(shù)據(jù)，以決策該如何處理此議題。

隨著連網(wǎng)裝置越來(lái)越普及，顯然來(lái)自這些裝置的干擾，以及它們無(wú)法抵抗的干擾，會(huì)讓所有的EMI工程師在未來(lái)很久都不可能丟掉飯碗!