【正文】 頻譜分析儀選擇依愛。 測(cè)試工具設(shè)備介紹本設(shè)計(jì)選擇的調(diào)試工具有三種：信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析儀，還有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。 CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時(shí)對(duì)不用的端要接地或接正電源[28]。此外,還應(yīng)注意以下問題：在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)．操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電,必須采用附圖所示的 RC 電路來吸收放電電流。對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件,如 RAM、ROM存儲(chǔ)器件,應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接入退耦電容。如有可能,接100uF以上的更好。 （7）退耦電容配置PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐笋铍娙?。接地線構(gòu)成閉環(huán)路。因此應(yīng)將接地線加粗,使它能通過三倍于印制板上的允許電流。接地線應(yīng)盡量加粗。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地,實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。(6)PCB地線設(shè)計(jì)地線設(shè)計(jì)的原則是數(shù)字地與模擬地分開。(5)電源線設(shè)計(jì)根據(jù)印制線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環(huán)路電阻。對(duì)高密度的數(shù)字電路,焊盤最小直徑可取(d+)mm。焊盤太大易形成虛焊。印刷弧上的線寬不要突變,導(dǎo)線不要突然拐角(≥90度)。特別注意電流流通中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸。為減少線間串?dāng)_,必要時(shí)可增加印刷線條間距離,安插一些零伏線作為線間隔離。電源線和地線盡可能靠近,整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布,以便使分布線電流達(dá)到均衡。必須用大面積銅箔時(shí),最好用柵格狀．這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形,而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。當(dāng)然,只要允許,還是盡可能用寬線．尤其是電源線和地線。c,因此．。印制導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。(2) PCB設(shè)計(jì)布線 輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。長(zhǎng)寬比為3：2成4：3。位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上．盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。根據(jù)電路的功能單元．對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí),要符合以下原則：按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使布局便于信號(hào)流通,并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。若是機(jī)外調(diào)節(jié),其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件,不宜裝在印制板上,而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上,且應(yīng)考慮散熱問題。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。最后,根據(jù)電路的功能單元,對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。為了設(shè)計(jì)質(zhì)量好、造價(jià)低的PCB．應(yīng)遵循以下一般原則：(1)PCB設(shè)計(jì)布局首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大．因此,在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)．必須遵守PCB設(shè)計(jì)的一般原則,并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求。PCB的電磁兼容性設(shè)計(jì)很重要，印制電路板(PCB)是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件．它提供電路元件和器件之間的電氣連接。在進(jìn)行模擬前端的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定電路結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇芯片，選好芯片后進(jìn)行理論指標(biāo)的計(jì)算。設(shè)計(jì)的電路板能否正常工作，不僅與理論設(shè)計(jì)是否正確、合理有關(guān)，還與ＰＣＢ設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮周全也密切相關(guān)?？刂萍捌潋?qū)動(dòng)部分：pc軟件控制部分需要對(duì)多塊電路板進(jìn)行控制，組成對(duì)通道，就需要對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證一定的電流，這里采用的是74LCX16245，其有16路輸入輸出。 電源原理圖電平轉(zhuǎn)換部分：，而通過pc軟件輸出的控制電平為TTL電平，需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，采用TI公司的SN74LVTH244A的電平轉(zhuǎn)換芯片，芯片有8路電平轉(zhuǎn)換。然后通過正交I，Q兩路差分輸出。 匹配網(wǎng)絡(luò)的子電路并對(duì)該子電路進(jìn)行S參數(shù)的仿真，從圖中可以看出S(1,1)、S(1,2)、S(2,1)、S(2,2)參數(shù)值都比較理想，整個(gè)仿真已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了微帶單枝節(jié)短截線的電路匹配。根據(jù)電路板的微帶基本參數(shù)，運(yùn)用該計(jì)算軟件，, ，而天線的輸入阻抗為50，所以必須對(duì)兩者進(jìn)行阻抗匹配，我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：設(shè)計(jì)微帶單枝短截線[32]匹配電路。/垂直28176。一般而言，絕大多數(shù)的微帶基片，導(dǎo)體損耗比介電損耗顯得更為重要。它已經(jīng)考慮了圍繞微帶線的場(chǎng)部分在空氣中（無耗）、部分在介質(zhì)中。給定了微帶傳輸線的尺寸，其特性阻抗就可以算為： （32）如果給定了特性阻抗和介電常數(shù)微帶傳輸線是準(zhǔn)TEM模式的，它由靜態(tài)或者準(zhǔn)靜態(tài)解可以獲得它的相速、特征阻抗和傳播常數(shù)。在進(jìn)行匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，需要我們考慮負(fù)載是否會(huì)發(fā)生變化，以及探討通過調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)來適應(yīng)變化的可行性。所以阻抗匹配電路的選擇需要在相應(yīng)的傳輸線系統(tǒng)上選擇易實(shí)現(xiàn)的電路類型。（3）電路總類：在實(shí)現(xiàn)某匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要我們認(rèn)真考慮該匹配網(wǎng)絡(luò)所要使用到的傳輸線的種類，然后再選擇采用匹配電路種類。但是若要實(shí)現(xiàn)在一定帶寬度內(nèi)匹配，則需要進(jìn)行更加復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，其中就需要用到更多的元器件。 （2）頻帶寬度：即指匹配電路中的Q值。在射頻電路匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中，主要考慮4個(gè)方面的要求： （1）簡(jiǎn)單性：通過選擇簡(jiǎn)單的電路來實(shí)現(xiàn)匹配，這樣可以使用更少的器件，不僅可以減少損耗而且降低成本，甚至可靠性也獲得提高。另外還有采用微帶線的或者微帶短截線等具有分布參數(shù)的元器件來實(shí)現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)。匹配電路的構(gòu)成方法和種類有多種多樣，有采用LC分立器件和集總參數(shù)元器件網(wǎng)絡(luò)的。一般而言，匹配網(wǎng)絡(luò)的主要用途就是實(shí)現(xiàn)阻抗變換，就是將已給定的阻抗值變換成其他的更適合匹配的阻抗值。與此同時(shí)，它們的功能并不僅僅在于為了實(shí)現(xiàn)理想的功率傳輸進(jìn)而在源和負(fù)載之間進(jìn)行阻抗匹配。阻抗匹配就意味著源傳遞給負(fù)載的是最大的RF功率。（3）阻抗在失配時(shí)反射波將會(huì)對(duì)所產(chǎn)生的頻率起牽引作用，這將使工作起來變得不穩(wěn)定，甚至影響其工作正常。其重要性主要表現(xiàn)如下：（1）匹配時(shí)傳輸給到傳輸線上或者負(fù)載功率可以達(dá)到最大，且在饋線中功率損耗是最小的。 阻抗匹配的重要性阻抗匹配是指使微波電路或者系統(tǒng)達(dá)到無反射，載行波或者盡量接近行波狀態(tài)的技術(shù)措施。其根本原因是低頻電路中所流動(dòng)的是電壓和電流，而微波電路所傳播的是導(dǎo)行電磁波，不匹配就會(huì)引起嚴(yán)重的反射。 = 174+60+10lg20++10 =由靈敏度和式27可推算出噪聲基底為： = 174+60+10lg20+ = 無雜散動(dòng)態(tài)范圍計(jì)算依據(jù)第二章式231所示，可以計(jì)算系統(tǒng)總的輸出三階截點(diǎn)將各個(gè)器件的輸出三階截點(diǎn)以及增益直接帶入即可得：推得有：=模擬前端的總的增益為83dB，依據(jù)式218，可得：= =9dBm根據(jù)第二章式237，最小輸出信噪比去10dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍為： = =（9+）10 =綜上，本文設(shè)計(jì)的模擬前端的各理論指標(biāo)為： 增益范圍：61dB 噪聲系數(shù)： 靈敏度： 動(dòng)態(tài)范圍： 模擬前端與天線的匹配電路設(shè)計(jì)仿真與低頻電路的設(shè)計(jì)不同，微波電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（包括天線的設(shè)計(jì)）不管是無源電路還是有緣電路，都必須考慮去阻抗匹配問題。在G=50dB時(shí)，其噪聲系數(shù)為4dB；在G小于或等于46dB時(shí)，其噪聲系數(shù)會(huì)變得很大，=50dB，此時(shí)的max2829的噪聲系數(shù)為4dB。 理論指標(biāo)的計(jì)算根據(jù)圖31模擬前端電路結(jié)構(gòu)中的介紹，將模擬前端中各個(gè)芯片的技術(shù)指標(biāo)列表如表31所示。滿足全范圍的數(shù)據(jù)速率要求（OFDM的6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps和54Mbps；CCK/DSSS的1Mbps、2Mbps、）。僅僅需要、開關(guān)、非平衡變壓器、帶通濾波器以及少量無源器件就可以完整構(gòu)建基于IEEE的前端方案。~~。MAX2829：由maxim公司推出, 具有高集成度、高線性度和高效率的特點(diǎn)，一般都采用了零中頻下變頻技術(shù)，很好的解決了直流偏置的問題，簡(jiǎn)化了接收機(jī)的設(shè)計(jì)。低噪聲放大器的主要功能是對(duì)所選頻率的信號(hào)進(jìn)行初步放大。 動(dòng)態(tài)范圍：高于50dB其框圖結(jié)構(gòu)如圖31所示： 基于max2829的接收機(jī)硬件結(jié)構(gòu)框圖簡(jiǎn)要介紹模擬前端各個(gè)部分的技術(shù)指標(biāo)及其主要功能，需要注意的是，各組成部分采用的芯片的輸入輸出阻抗均為，不存在阻抗匹配的問題。目前，以目前的技術(shù)水平要利用集成電路制造工藝將鏡像干擾抑制濾波器和信道選擇濾波器與其他射頻電路集成在一塊芯片上有很大的困難。由于零中頻接收機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、成本較低和易于單片集成等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為射頻接收機(jī)中具有競(jìng)爭(zhēng)力的一種結(jié)構(gòu)，在無線通信領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。射頻接收機(jī)處于無線通信系統(tǒng)的最前端，其結(jié)構(gòu)和性能的選擇會(huì)直接影響著整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。但其在芯片內(nèi)部的設(shè)計(jì)上則較為復(fù)雜，同時(shí)由于其輸出直接為射頻頻段的信號(hào)，使得該結(jié)構(gòu)中的信號(hào)對(duì)于電路上的考慮需要更加周密，該結(jié)構(gòu)在應(yīng)用上雖然仍存在很多需要解決的問題，但是由于其具有相當(dāng)高的整合度且符合低成本的考慮，因此仍然具有較高的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，這里低頻的閃爍噪聲也并不足以影響到系統(tǒng)整體的性能指標(biāo)。假使=K/f，其中K=（200kHz），可以計(jì)算得出從10kHz到20MHz總的噪聲： =Kln20+（） （） 假使電路沒有閃爍噪聲，總的噪聲功率可以表示為：。對(duì)于1/f閃爍噪聲，在零中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)中，需要設(shè)計(jì)者仔細(xì)考慮1/f閃爍噪聲，（基帶信號(hào)占用20MHz以內(nèi)的頻帶），可以忽略不計(jì)幾百kHz拐角頻率閃爍噪聲的影響。零中頻結(jié)構(gòu)由于其外部的無源器件數(shù)量較少，同時(shí)在電路的設(shè)計(jì)上容易達(dá)到系統(tǒng)集成的目的，因此該結(jié)構(gòu)可以有效的降低接收機(jī)所需要的制作成本。為了降低接收鏈路中非線性特性所造成的失真現(xiàn)象，在直接下變頻結(jié)構(gòu)的接收機(jī)電路設(shè)計(jì)上，通常采用平衡式的設(shè)計(jì)方式，這樣可以避免交互調(diào)變項(xiàng)所造成得電路不正常工作。零中頻接收機(jī)中，另外一個(gè)問題是由電路二階非線性造成的失真。，使用者通常具有局域性和固定性，因此直流位移主要是為本地振蕩信號(hào)所造成的自我降頻。在其接收信號(hào)與本地振蕩器間，本振信號(hào)容易因?yàn)榛祛l器的隔離度不好從而經(jīng)混頻器泄漏到輸入端，形成了直流分量， 從而造成混頻器會(huì)產(chǎn)生自我降頻現(xiàn)象，隨之造成混頻器輸出端會(huì)有直流位移的成分。尤其是直流偏移和1/f閃爍噪聲問題，現(xiàn)在都能有效地降低它們的影響。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要仔細(xì)地評(píng)估以避免這些問題影響到接收機(jī)的性能。因此大大提升了整合的可行性。在第二章中介紹的幾種模擬前端主要電路結(jié)構(gòu)中，本文采用零中頻結(jié)構(gòu)。在確定一個(gè)接收機(jī)所需要的頻率選擇性時(shí)，至少要同時(shí)考慮兩個(gè)方面：選頻電路的帶寬必須足夠窄以抑制相鄰信道的干擾和雜散響應(yīng)；選頻電路的帶寬又必須足夠?qū)捯栽试S通過最高的邊帶頻率成分，減小信號(hào)的幅度和相位畸變。所以 可表示為：，即： （236）根據(jù)式，模擬前端的無雜散動(dòng)態(tài)范圍可表示為：== （237）其中，為輸入三階截點(diǎn)，為最小輸出信噪比，為噪聲基底。壓縮點(diǎn)的定義為：理想點(diǎn)下降的點(diǎn)。測(cè)量三階互調(diào)失真過程中，其中的所需要信號(hào)的功率電平[21] Ravi Subramanian, Marc Barberis, Frank Gerbig,Biswa Ghosh. Design and implementation of alldigital receivers for mobile munications[J].IEEE Vehicular Technology Conference,1996,2:10431047.和不需的信號(hào)的功率電平(其中一個(gè)常常被調(diào)制)從技術(shù)規(guī)范資料中可查到。在許多接收機(jī)體系的結(jié)構(gòu)中三階互調(diào)失真顯得很重要，這是因?yàn)槿A互調(diào)分量正好處在所需的信號(hào)之中。一旦接收機(jī)在頻率選擇性或者線性度上性能是不足的，那么就會(huì)有互調(diào)分量的產(chǎn)生從而降低所需信號(hào)的質(zhì)量。在大多數(shù)的體系結(jié)構(gòu)中，頻率選擇性主要取決于中頻電調(diào)諧波濾波器性能。由式可以看出，級(jí)聯(lián)系統(tǒng)輸入三階截點(diǎn)主要取決于系統(tǒng)總增量和后級(jí)電路輸入三階截點(diǎn)，系統(tǒng)總增益越大，輸入三階截點(diǎn)越小，后級(jí)輸入三階截點(diǎn)越高，輸入三階截點(diǎn)越高。對(duì)于多級(jí)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)， 級(jí)聯(lián)三階截點(diǎn)輸入三階截點(diǎn)的計(jì)算公式可表示為： （230）其中，為第n級(jí)的輸入三階截點(diǎn)，為級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的輸入三階截點(diǎn)，為第n級(jí)的增益。三階截點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入功率為輸入三階截點(diǎn)（），三階截點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出功率為輸出三截點(diǎn)（，輸出三階截點(diǎn)與輸入三階截點(diǎn)的關(guān)系可表示為： （218） 三階截點(diǎn)示意圖，三階項(xiàng)的斜率為3，三階互調(diào)分量與輸入信號(hào)功率、輸入三階截點(diǎn)、輸出三截點(diǎn)的關(guān)系可表示為： （219）將式 帶入式 ，可得三階互調(diào)分量與輸入信號(hào)功率輸出三截點(diǎn)的關(guān)系：，整理得： （220）為簡(jiǎn)化分析，設(shè)兩個(gè)不同頻率的輸入信號(hào)幅度相等，即則、處的三階互調(diào)分量分別變?yōu)椋? （221） （222）式的基波分量也變?yōu)椋? （223）當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)，即，可忽略增益壓縮，式223變?yōu)椋? （224）根據(jù)三階截止點(diǎn)的定義，根據(jù)式222 和式224，輸出三階截止點(diǎn)的表達(dá)式可以表示為：，即 （225）設(shè)在某個(gè)頻率點(diǎn)上的輸入信號(hào)電平為,在和處的輸出信號(hào)電平為，三階互調(diào)分量的電平為,根據(jù)式222和式224可得：