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射频电源应该如何接地?数字射频存储技术是什么?

2017年06月17日 15:31 次阅读

  射频电源应该如何接地?

  在Vcc星型拓扑的主节点处最好放置一个大容量的电容器,如2.2μF。该电容具有较低的SRF,对于消除低频噪声、建立稳定的直流电压很有效。IC的每个电源引脚需要一个低容量的电容器(如10nF),用来滤除可能耦合到电源线上的高频噪声。对于那些为噪声敏感电路供电的电源引脚,可能需要外接两个旁路电容。例如:用一个10pF电容与一个10nF电容并联提供旁路,可以提供更宽频率范围的去耦,尽量消除噪声对电源电压的影响。每个电源引脚都需要认真检验,以确定需要多大的去耦电容以及实际电路在哪些频点容易受到噪声的干扰。

  良好的电源去耦技术与严谨的PCB布局、Vcc引线(星型拓扑)相结合,能够为任何RF系统设计奠定稳固的基础。尽管实际设计中还会存在降低系统性能指标的其它因素,但是,拥有一个“无噪声”的电源是优化系统性能的基本要素。

  射频电源应该如何接地?

  图3:过孔的电特性模型。

  接地和过孔设计

  地层的布局和引线同样是WLAN电路板设计的关键,它们会直接影响到电路板的寄生参数,存在降低系统性能的隐患。RF电路设计中没有唯一的接地方案,设计中可以通过几个途径达到满意的性能指标。可以将地平面或引线分为模拟信号地和数字信号地,还可以隔离大电流或功耗较大的电路。根据以往WLAN评估板的设计经验,在四层板中使用单独的接地层可以获得较好的结果。凭借这些经验性的方法,用地层将RF部分与其它电路隔离开,可以避免信号间的交叉干扰。如上所述,电路板的第二层通常作为地平面,第一层用于放置元件和RF引线。

  接地层确定后,将所有的信号地以最短的路径连接到地层非常关键,通常用过孔将顶层的地线连接到地层,需要注意的是,过孔呈现为感性。图3所示为过孔精确的电气特性模型,其中Lvia为过孔电感,Cvia为过孔PCB焊盘的寄生电容。如果采用这里所讨论的地线布局技术,可以忽略寄生电容。一个1.6mm深、孔径为0.2mm的过孔具有大约0.75nH的电感,在2.5GHz/5.0GHz WLAN波段的等效电抗大约为12Ω/24Ω。因此,一个接地过孔并不能够为RF信号提供真正的接地,对于高品质的电路板设计,应该在RF电路部分提供尽可能多的接地过孔,特别是对于通用的IC封装中的裸露接地焊盘。不良的接地还会在接收前端或功率放大器部分产生有害的辐射,降低增益和噪声系数指标。还需注意的是,接地焊盘的不良焊接会引发同样的问题。除此之外,功率放大器的功耗也需要多个连接地层的过孔。

  射频电源应该如何接地?

  图4. 以MAX2827参考设计板为例的PLL滤波器元件布局。

  滤除其它级电路的噪声、抑制本地产生的噪声,从而消除级与级之间通过电源线的交叉干扰,这是Vcc去耦带来的好处。如果去耦电容使用了同一接地过孔,由于过孔与地之间的电感效应,这些连接点的过孔将会承载来自两个电源的全部RF干扰,不仅丧失了去耦电容的功能,而且还为系统中的级间噪声耦合提供了另外一条通路。

  在本文的后面部分将会看到,PLL的实现在系统设计中总是面临巨大挑战,要想获得满意的杂散特性必须有良好的地线布局。目前,IC设计中将所有的PLL和VCO都集成到了芯片内部,大多数PLL都利用数字电流电荷泵输出通过一个环路滤波器控制VCO。通常,需要用二阶或三阶的RC环路滤波器滤除电荷泵的数字脉冲电流,得到模拟控制电压。靠近电荷泵输出的两个电容必须直接与电荷泵电路的地连接。这样,可以隔离地回路的脉冲电流通路,尽量减小LO中相应的杂散频率。第三个电容(对于三阶滤波器)应该直接与VCO的地层连接,以避免控制电压随数字电流浮动。如果违背这些原则,将会导致相当大的杂散成分。

  数字射频存储技术是什么?

  数字射频存储器(DRFM)是现代电子对抗系统中有源雷达干扰机的主要组成部分,用于将接收到的雷达信号精确地复制后再返回该雷达系统,以此来混淆该系统。正是应用DRFM的精确复制雷达信号的特点,DRFM技术已经广泛应用于各种雷达回波信号发生器、雷达综合测试仪和各类通用信号源的研制。为了更好地保真复制各类信号,为研究数字射频存储器提供可靠的仿真理论依据是本文的主要研究内容。

  1 基本原理

  数字射频存储(DRFM)的基本工作原理:首先将输入射频信号下变频为中频信号,经A/D变换后成为数字信号,写入高速存储器中。当需要重发这一信号时,在控制器控制下读出此数字信号并由D/A变换为模拟信号。然后用同一本振作上变频,得到射频输出信号,完成对输人信号的存储转发。

  首先对量化过程进行分析,现假设基带输入信号为一个正弦信号gi(t)=Esinωit,量化位数为N,经过量化后的信号可用阶梯波y(t)表示,y(t)可以被认为是N对矩形波的叠加。如果A/D变换的量化位数为m,那么正或负半周的量化台阶数为N=2m-1。

  阶梯波的表达式为:

  E2n+1就是量化产生的谐波分量幅度,可由该式计算各阶谐波的功率。

  在采样的过程中,为简便起见,以一位量化信号作为输入,则输入信号为:

  式中:E,ωi分别为输入信号的幅度和角频率。设采样脉冲信号为fs(t),采样后的信号为fo(t),则采样过程在时域上的数学表示式为fo(t)=fi(t)fs(t),在DRFM中采用等间隔均匀采样,采样周期为Ts,采样时钟频率ωs=2πfs。在实际电路中,采样是在采样脉冲上升的瞬间完成的。因此采样脉冲的宽度可以看成一个窄脉宽,用τs。来表示。采样脉冲的傅里叶级数为:

  式中:Es,τs,Ts和ωs分别为采样信号的幅度、脉宽、周期和角频率。则:

  在式(6)中,第一项是基带的谐波信号,是由量化所产生的频谱成分,只有在基带滤波器内,谐波将成为寄生信号,所有nωi》ωs/2的项将被滤除(n取奇数);第二项则完全在滤波器外,不用考虑;第三项是交调信号,满足(mωs-nωi)《ωs/2的所有成分,将成为交调寄生信号,它们是信号谐波与时钟谐波的交叉调制引起的。若以D表示脉冲信号占空比,且忽略第二项,则式(6)变为:

  式(8),式(9)即为计算1 b量化DRFM的高次谐波和交调信号幅度的方法。

  2 仿真模型

  通过建立数学模型,应用当前功能强大的Matlab中Simulink工具箱可以很好地实现该系统的仿真。采样与量化过程的仿真建模如图1所示。

  信号发生部分采用Signal Generator模块产生正弦波;噪声源采用Gaussian Noise Generator,Zero-Order Hold模块实现采样功能。Compare To Zero模块实现单比特量化,Uniform. Encoder模块实现多比特量化。各路信号分别经Data Type Conversion转换为合适的数据格式,送入Spectrum Scope显示频谱。该模型同时显示四路信号经处理后的频谱,四路信号由同一信号源产生,以使得结果更具可比较性。为了尽量模拟实际环境,加入了均值为0、方差为0.01的高斯噪声。

  3 仿真分析

  (1)输入信号频率fi=10 MHz,经理论分析计算得到表1。

  对模型进行仿真得到结果如图2所示((a)~(d)分别对应于仿真模型的四个支路)。

  (2)输入信号频率fi=20 MHz。经理论分析计算得到表2;对模型进行仿真结得到结果如图3所示((a)~(d)分别对应于仿真模型的四个支路)。

  由理论图表及仿真图形可知,该组仿真方案没有谐波产生,频谱图中仅有45 MHz处的基波和15 MHz,75 MHz处的交调,这一现象是由于信号频率过高,以致于谐波频率过高而被基带滤波器除去。尽管没有谐波产生,但是交调的功率很大,对系统的高性能工作同样是一个不利因素。

  4 结 语

  综上所述,根据采样与量化过程仿真分析可以得出:

  (1)采样和量化使信号频谱发生变化,出现了新的频率分量——谐波和交调,降低了DRFM的有效发射功率,使得系统的工作能力变差。

  (2)噪声污染会使频谱变得更加复杂,对于一个系统,输出信噪比取决于输入信噪比和系统内部信噪比,因此噪声的存在必将降低DRFM的信噪比。

  (3)总的来讲,谐波分量随频率增加降低,而交调分量随频率增加升高,也就是说高次谐波幅度较低次的小,而高次交调幅度较低次的大。

  (4)当信号频率和采样率一定时,提高采样率或增加量化位数都可以起到抑制寄生信号的作用。具体来讲,提高采样率对交调有很好的抑制作用,而对谐波作用不明显;增加量化位数对交调和谐波都有很好抑制作用。

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从六个方面入手,分析了集成电路芯片在新兴应用领域的发展趋势。从 2010 年开始,在硅麦克风、惯性传...

发表于 2018-03-30 09:55 601次阅读
集成电路芯片在哪些新兴应用领域有发展趋势?

硅基GaN为固态射频能量应用带来更多可能

 等离子灯自发明以来便由磁控管供电,磁控管的平均寿命预计在500至1000小时。在评估等离子灯的价值...

发表于 2018-03-30 09:08 171次阅读
硅基GaN为固态射频能量应用带来更多可能

请问如何把有效值25mA的交流信号和6mA直流信号分离,分别给单片机检测?

发表于 2018-03-30 08:57 247次阅读
请问如何把有效值25mA的交流信号和6mA直流信号分离,分别给单片机检测?

53是单片机给的一个信号,Filter3是一个输入信号,61是一个输入给单片机的信号。求大神告诉我这个模块的功能作用?

发表于 2018-03-29 22:16 210次阅读
53是单片机给的一个信号,Filter3是一个输入信号,61是一个输入给单片机的信号。求大神告诉我这个模块的功能作用?

芯片成为中美贸易谈判筹码 高通会是一个关键点

恩智浦是汽车电子等热门领域的市场领先者,而这些市场的增长将会给收购方带来巨大的收益。如果想要在未来取...

发表于 2018-03-29 18:16 148次阅读
芯片成为中美贸易谈判筹码  高通会是一个关键点

雷达芯片让设计公司和半导体企业实现无缝链接

作为欧盟项目SiGe HBT 工艺为基础的DOTSEVEN (0.7Thz)和 RF2THz SIS...

发表于 2018-03-29 16:11 350次阅读
雷达芯片让设计公司和半导体企业实现无缝链接

中美贸易战是否会对集成电路产业造成大的影响?

“特朗普上周正式打响对华贸易战,引发双方唇枪舌战。经过一周的你来我往,事态不断升级,不过最新消息称,...

发表于 2018-03-29 15:40 440次阅读
中美贸易战是否会对集成电路产业造成大的影响?

杜绝鸡汤:电子设计的几点哲学思考

设计很重要,工程也很关键。理论要结合实际,才能做好产品。

发表于 2018-03-29 15:04 173次阅读
杜绝鸡汤:电子设计的几点哲学思考

想学会如何测试射频微波元器件吗?本文教你快速学会

学会了,就有可能为自己赢得一台示波器

发表于 2018-03-29 14:01 216次阅读
想学会如何测试射频微波元器件吗?本文教你快速学会

科技公司合作开发芯片、韩国推出VR试衣、海信打造...

Google、特斯拉、三星、高通等80家科技公司准备组队研发一种新的芯片设计模式,这部分业务正是AR...

发表于 2018-03-29 13:59 607次阅读
科技公司合作开发芯片、韩国推出VR试衣、海信打造...

嵌入式开发与单片机开发区别何在

嵌入式开发就是设计特定功能的计算机系统,手机,mp3、mp4,mp5,自动供水系统,洗衣机,油井监控...

发表于 2018-03-29 13:49 210次阅读
嵌入式开发与单片机开发区别何在

你知道吗?迷你芯片还能代替人类接受药物实验!

研究人员希望通过这个迷你芯片,了解在制作针对特定器官的药物时,是否会对其它器官产生意想不到的副作用。

发表于 2018-03-29 13:43 149次阅读
你知道吗?迷你芯片还能代替人类接受药物实验!

ADI对5G技术现状与趋势的解读

从全球各国5G的部署情况来看,美国倾向于使用微波频段,中日韩等亚太国家则主打sub-6GHz频段,欧...

发表于 2018-03-29 11:39 437次阅读
ADI对5G技术现状与趋势的解读

NVIDIA在美国发布了 Quadro 系列和 ...

而DGX-2 单机箱安装了 16 枚 V100,总体性能达到了惊人的 2PFLOPS——业界第一台超...

发表于 2018-03-29 10:26 403次阅读
NVIDIA在美国发布了 Quadro 系列和 ...

单片机嵌入式编程要记住的5个要点

在单片机编程的过程中,如果一名设计者能够同时掌握多门编程语言,那么这名设计者肯定是一位非常优秀的人才...

发表于 2018-03-29 10:03 265次阅读
单片机嵌入式编程要记住的5个要点

高手讲解PIC单片机:单片机的入门就是这么简单

单片机里有一些部件需要我们使用和操作,都是通过读写寄存器来实现的。每个部件都对应有操控它的寄存器,例...

发表于 2018-03-29 09:26 223次阅读
高手讲解PIC单片机:单片机的入门就是这么简单

C语言基本知识点和编程规范详解

局部变量,不加说明默认为auto型,即动态存储,如果不赋初值,将是一个不确定的值。而将局部变量定义为...

发表于 2018-03-29 09:21 92次阅读
C语言基本知识点和编程规范详解

怎样才能快速学习8051单片机呢

学习单片机,你不能没有一本纸质的教程,到本地的书店挑选或便宜的可以到卓越、当当网掏一掏。有了教程能更...

发表于 2018-03-29 09:16 215次阅读
怎样才能快速学习8051单片机呢

全球视频监控设备市场规模分析

权威电子行业研究机构IHS Research发布《中国CCTV与视频监控设备市场研究报告》显示,20...

发表于 2018-03-29 02:04 66次阅读
全球视频监控设备市场规模分析

中国要让3000万辆无人驾驶汽车用上自主芯片_避...

中国计划在未来10年部署3000万辆无人驾驶汽车的抱负,将培育一个新兴的芯片产业,地平线机器人等创业...

发表于 2018-03-28 18:04 70次阅读
中国要让3000万辆无人驾驶汽车用上自主芯片_避...

关于51单片机的电容、电感、频率测量仪(LCF表...

大体测量范围电感测量范围: 0.1μH-----1H小电容测量范围: 1pF----2....

发表于 2018-03-28 17:00 481次阅读
关于51单片机的电容、电感、频率测量仪(LCF表...

中美贸易摩擦走向谈判桌 中国或将半导体转向美国采...

随着中美贸易摩擦走向谈判桌、美财长“放风”有望避免贸易战之后,面对美方的诸多苛求,中方将如何“还价”...

发表于 2018-03-28 16:38 725次阅读
中美贸易摩擦走向谈判桌 中国或将半导体转向美国采...

存储器需求迎来“超级周期”_预测2018服务器增...

据中国证券网报道,半导体领域权威研究机构集邦咨询在慕尼黑上海电子展会期间提出,2018年伴随着多个新...

发表于 2018-03-28 16:24 191次阅读
存储器需求迎来“超级周期”_预测2018服务器增...

中国芯片竞争激烈_10年内部署3000万辆自动驾...

中国希望在十年内部署3000万辆自动驾驶汽车,这在中国催生了一个新兴的芯片行业,涌现出地平线机器人(...

发表于 2018-03-28 15:33 30次阅读
中国芯片竞争激烈_10年内部署3000万辆自动驾...

诺基亚3310无愧于一代神机_全球首款4G功能机...

2017年,HMD复刻了这款经典,带来了支持3G网络连接的诺基亚3310 3G,成为Google年度...

发表于 2018-03-28 15:26 65次阅读
诺基亚3310无愧于一代神机_全球首款4G功能机...

国产手机对于自主芯片的缺失,5G时代能够弥补吗?

今年的政作报告要求推动集成电路产业发展。俗称“芯片”行业的集成电路产业,其重要性可以用“工业粮食”来...

发表于 2018-03-28 15:05 407次阅读
国产手机对于自主芯片的缺失,5G时代能够弥补吗?

紫光筹集1800亿资金,表示已完成产业布局

紫光集团董事长赵伟国日前接受中国证券报记者专访时表示,紫光集团已经完成产业布局,将从并购过渡到以自主...

发表于 2018-03-28 14:47 285次阅读
紫光筹集1800亿资金,表示已完成产业布局

南电科技CEO谭春杰:质量就是分销商的生命力

中国的半导体产业一定是上升的,而且一定是大幅度上升的。

发表于 2018-03-28 14:17 188次阅读
南电科技CEO谭春杰:质量就是分销商的生命力

一文看懂单片机排阻的作用

本文开始介绍了排阻的阻值读取方式,其次介绍了排阻的作用和排阻的引脚说明,最后介绍了51单片机最小系统...

发表于 2018-03-28 10:29 93次阅读
一文看懂单片机排阻的作用

老司机带路:终于有人把芯片元器件贸易商彻底说透了

终于有人把芯片元器件贸易商彻底说透了! 最近涨声四起,缺货声众,贸易商们纷纷摩拳擦掌,芯片业者人人谈...

发表于 2018-03-28 09:01 295次阅读
老司机带路:终于有人把芯片元器件贸易商彻底说透了

中国集成电路行业迎来快速成长

WSTS 预计 2018 年存储器芯片市场的规模将增长 11.6%,模拟芯片和逻辑芯片的市场规模也将...

发表于 2018-03-27 14:03 490次阅读
中国集成电路行业迎来快速成长

中国成功完全自主研发制造出第四代雷达并领先全球

我国成功完全自主研发制造出第四代雷达,并成为目前为止世界上唯一拥有反隐身(先进米波)雷达的国家

发表于 2018-03-27 11:09 257次阅读
中国成功完全自主研发制造出第四代雷达并领先全球

STM32学习—如何选择各个电路部分的主要芯片

最小系统:考虑到小车的主控板可以作为今后做四轴或其他更高级的机器人的基础电路,所以主控选择了STM3...

发表于 2018-03-27 09:59 344次阅读
STM32学习—如何选择各个电路部分的主要芯片

中美双方的制裁与反制裁会给国内半导体产业带来怎样...

芯片是信息科技的基石核心,而在诸多领域国产化率偏低,长期依赖进口,一旦贸易战发生,很容易陷入受制于人...

发表于 2018-03-27 09:02 499次阅读
中美双方的制裁与反制裁会给国内半导体产业带来怎样...

单片机串行接口工作方式

串行口的工作方式0为移位寄存器输入输出方式,方式0发送或接收完8位数据后由硬件置位发送中断标志TI或...

发表于 2018-03-26 16:22 462次阅读
单片机串行接口工作方式

单片机5V转3.3V电平的19种方法技巧

在选择 LDO 时,重要的是要知道如何区分各种LDO。器件的静态电流、封装大小和型号是重要的器件参数...

发表于 2018-03-26 14:51 520次阅读
单片机5V转3.3V电平的19种方法技巧

三星Exynos 9610:强化视觉深度学习能力...

三星通过其官方正式发布新一代Exynos 7系列中端移动处理器──Exynos 9610。而这款处理...

发表于 2018-03-26 14:03 321次阅读
三星Exynos 9610:强化视觉深度学习能力...

想要玩转机器视觉系统_就必须要弄懂这十大问题

对象或特征的精确定位是一个检测系统或由视觉引导的运动系统的重要功能。传统的物体定位采用的是灰度值校正...

发表于 2018-03-26 11:20 126次阅读
想要玩转机器视觉系统_就必须要弄懂这十大问题