數字射頻存儲技術是什麼,射頻電源該如何接地?
發布時間:2017-06-29 責任編輯:susan
【導讀】良好的電源去耦技術與嚴謹的PCB布局、Vcc引線(星型拓撲)相結合,能夠為任何RF係統設計奠定穩固的基礎。盡管實際設計中還會存在降低係統性能指標的其它因素,但是,擁有一個“無噪聲”的電源是優化係統性能的基本要素。
射頻電源應該如何接地?
在Vcc星型拓撲的主節點處最好放置一個大容量的電容器,如2.2μF。該電容具有較低的SRF,對於消除低頻噪聲、建立穩定的直流電壓很有效。IC的每個電源引腳需要一個低容量的電容器(如10nF),用來濾除可能耦合到電源線上的高頻噪聲。對於那些為噪聲敏感電路供電的電源引腳,可能需要外接兩個旁路電容。例如:用一個10pF電容與一個10nF電dian容rong並bing聯lian提ti供gong旁pang路lu,可ke以yi提ti供gong更geng寬kuan頻pin率lv範fan圍wei的de去qu耦ou,盡jin量liang消xiao除chu噪zao聲sheng對dui電dian源yuan電dian壓ya的de影ying響xiang。每mei個ge電dian源yuan引yin腳jiao都dou需xu要yao認ren真zhen檢jian驗yan,以yi確que定ding需xu要yao多duo大da的de去qu耦ou電dian容rong以yi及ji實shi際ji電dian路lu在zai哪na些xie頻pin點dian容rong易yi受shou到dao噪zao聲sheng的de幹gan擾rao。
良好的電源去耦技術與嚴謹的PCB布局、Vcc引線(星型拓撲)相結合,能夠為任何RF係統設計奠定穩固的基礎。盡管實際設計中還會存在降低係統性能指標的其它因素,但是,擁有一個“無噪聲”的電源是優化係統性能的基本要素。

圖3.過孔的電特性模型
接地和過孔設計
地層的布局和引線同樣是WLAN電路板設計的關鍵,它們會直接影響到電路板的寄生參數,存在降低係統性能的隱患。RF電dian路lu設she計ji中zhong沒mei有you唯wei一yi的de接jie地di方fang案an,設she計ji中zhong可ke以yi通tong過guo幾ji個ge途tu徑jing達da到dao滿man意yi的de性xing能neng指zhi標biao。可ke以yi將jiang地di平ping麵mian或huo引yin線xian分fen為wei模mo擬ni信xin號hao地di和he數shu字zi信xin號hao地di,還hai可ke以yi隔ge離li大da電dian流liu或huo功gong耗hao較jiao大da的de電dian路lu。根gen據ju以yi往wangWLAN評估板的設計經驗,在四層板中使用單獨的接地層可以獲得較好的結果。憑借這些經驗性的方法,用地層將RF部分與其它電路隔離開,可以避免信號間的交叉幹擾。如上所述,電路板的第二層通常作為地平麵,第一層用於放置元件和RF引線。
接jie地di層ceng確que定ding後hou,將jiang所suo有you的de信xin號hao地di以yi最zui短duan的de路lu徑jing連lian接jie到dao地di層ceng非fei常chang關guan鍵jian,通tong常chang用yong過guo孔kong將jiang頂ding層ceng的de地di線xian連lian接jie到dao地di層ceng,需xu要yao注zhu意yi的de是shi,過guo孔kong呈cheng現xian為wei感gan性xing。圖tu3所示為過孔精確的電氣特性模型,其中Lvia為過孔電感,Cvia為過孔PCB焊盤的寄生電容。如果采用這裏所討論的地線布局技術,可以忽略寄生電容。一個1.6mm深、孔徑為0.2mm的過孔具有大約0.75nH的電感,在2.5GHz/5.0GHz WLAN波段的等效電抗大約為12Ω/24Ω。因此,一個接地過孔並不能夠為RF信號提供真正的接地,對於高品質的電路板設計,應該在RF電路部分提供盡可能多的接地過孔,特別是對於通用的IC封feng裝zhuang中zhong的de裸luo露lu接jie地di焊han盤pan。不bu良liang的de接jie地di還hai會hui在zai接jie收shou前qian端duan或huo功gong率lv放fang大da器qi部bu分fen產chan生sheng有you害hai的de輻fu射she,降jiang低di增zeng益yi和he噪zao聲sheng係xi數shu指zhi標biao。還hai需xu注zhu意yi的de是shi,接jie地di焊han盤pan的de不bu良liang焊han接jie會hui引yin發fa同tong樣yang的de問wen題ti。除chu此ci之zhi外wai,功gong率lv放fang大da器qi的de功gong耗hao也ye需xu要yao多duo個ge連lian接jie地di層ceng的de過guo孔kong。

圖4.以MAX2827參考設計板為例的PLL濾波器元件布局
濾除其它級電路的噪聲、抑製本地產生的噪聲,從而消除級與級之間通過電源線的交叉幹擾,這是Vcc去耦帶來的好處。如果去耦電容使用了同一接地過孔,由於過孔與地之間的電感效應,這些連接點的過孔將會承載來自兩個電源的全部RF幹擾,不僅喪失了去耦電容的功能,而且還為係統中的級間噪聲耦合提供了另外一條通路。
在本文的後麵部分將會看到,PLL的實現在係統設計中總是麵臨巨大挑戰,要想獲得滿意的雜散特性必須有良好的地線布局。目前,IC設計中將所有的PLL和VCO都集成到了芯片內部,大多數PLL都利用數字電流電荷泵輸出通過一個環路濾波器控製VCO。通常,需要用二階或三階的RChuanlulvboqilvchudianhebengdeshuzimaichongdianliu,dedaomonikongzhidianya。kaojindianhebengshuchudelianggedianrongbixuzhijieyudianhebengdianludedilianjie。zheyang,keyigelidihuiludemaichongdianliutonglu,jinliangjianxiaoLO中相應的雜散頻率。第三個電容(對於三階濾波器)應該直接與VCO的地層連接,以避免控製電壓隨數字電流浮動。如果違背這些原則,將會導致相當大的雜散成分。
數字射頻存儲技術是什麼?
數字射頻存儲器(DRFM)shixiandaidianziduikangxitongzhongyouyuanleidaganraojidezhuyaozuchengbufen,yongyujiangjieshoudaodeleidaxinhaojingquedifuzhihouzaifanhuigaileidaxitong,yicilaihunxiaogaixitong。zhengshiyingyongDRFM的精確複製雷達信號的特點,DRFM技術已經廣泛應用於各種雷達回波信號發生器、雷lei達da綜zong合he測ce試shi儀yi和he各ge類lei通tong用yong信xin號hao源yuan的de研yan製zhi。為wei了le更geng好hao地di保bao真zhen複fu製zhi各ge類lei信xin號hao,為wei研yan究jiu數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi提ti供gong可ke靠kao的de仿fang真zhen理li論lun依yi據ju是shi本ben文wen的de主zhu要yao研yan究jiu內nei容rong。
1.基本原理
數字射頻存儲(DRFM)的基本工作原理:首先將輸入射頻信號下變頻為中頻信號,經A/D變換後成為數字信號,寫入高速存儲器中。當需要重發這一信號時,在控製器控製下讀出此數字信號並由D/A變換為模擬信號。然後用同一本振作上變頻,得到射頻輸出信號,完成對輸人信號的存儲轉發。
首先對量化過程進行分析,現假設基帶輸入信號為一個正弦信號gi(t)=Esinωit,量化位數為N,經過量化後的信號可用階梯波y(t)表示,y(t)可以被認為是N對矩形波的疊加。如果A/D變換的量化位數為m,那麼正或負半周的量化台階數為N=2m-1。
階梯波的表達式為:
E2n+1就是量化產生的諧波分量幅度,可由該式計算各階諧波的功率。
在采樣的過程中,為簡便起見,以一位量化信號作為輸入,則輸入信號為:
式中:E,ωi分別為輸入信號的幅度和角頻率。設采樣脈衝信號為fs(t),采樣後的信號為fo(t),則采樣過程在時域上的數學表示式為fo(t)=fi(t)fs(t),在DRFM中采用等間隔均勻采樣,采樣周期為Ts,采樣時鍾頻率ωs=2πfs。在實際電路中,采樣是在采樣脈衝上升的瞬間完成的。因此采樣脈衝的寬度可以看成一個窄脈寬,用τs。來表示。采樣脈衝的傅裏葉級數為:
式中:Es,τs,Ts和ωs分別為采樣信號的幅度、脈寬、周期和角頻率。則:
在式(6)中,第一項是基帶的諧波信號,是由量化所產生的頻譜成分,隻有在基帶濾波器內,諧波將成為寄生信號,所有nωi》ωs/2的項將被濾除(n取奇數);第二項則完全在濾波器外,不用考慮;第三項是交調信號,滿足(mωs-nωi)《ωs/2的所有成分,將成為交調寄生信號,它們是信號諧波與時鍾諧波的交叉調製引起的。若以D表示脈衝信號占空比,且忽略第二項,則式(6)變為:
式(8),式(9)即為計算1 b量化DRFM的高次諧波和交調信號幅度的方法。
2.仿真模型
通過建立數學模型,應用當前功能強大的Matlab中Simulink工具箱可以很好地實現該係統的仿真。采樣與量化過程的仿真建模如圖1所示。
信號發生部分采用Signal Generator模塊產生正弦波;噪聲源采用Gaussian Noise Generator,Zero-Order Hold模塊實現采樣功能。Compare To Zero模塊實現單比特量化,Uniform. Encoder模塊實現多比特量化。各路信號分別經Data Type Conversion轉換為合適的數據格式,送入Spectrum Scopexianshipinpu。gaimoxingtongshixianshisiluxinhaojingchulihoudepinpu,siluxinhaoyoutongyixinhaoyuanchansheng,yishidejieguogengjukebijiaoxing。weilejinliangmonishijihuanjing,jiarulejunzhiwei0、方差為0.01的高斯噪聲。
3.仿真分析
(1)輸入信號頻率fi=10 MHz,經理論分析計算得到表1。
對模型進行仿真得到結果如圖2所示((a)~(d)分別對應於仿真模型的四個支路)。
(2)輸入信號頻率fi=20 MHz。經理論分析計算得到表2;對模型進行仿真結得到結果如圖3所示((a)~(d)分別對應於仿真模型的四個支路)。
由理論圖表及仿真圖形可知,該組仿真方案沒有諧波產生,頻譜圖中僅有45 MHz處的基波和15 MHz,75 MHz處(chu)的(de)交(jiao)調(tiao),這(zhe)一(yi)現(xian)象(xiang)是(shi)由(you)於(yu)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)過(guo)高(gao),以(yi)致(zhi)於(yu)諧(xie)波(bo)頻(pin)率(lv)過(guo)高(gao)而(er)被(bei)基(ji)帶(dai)濾(lv)波(bo)器(qi)除(chu)去(qu)。盡(jin)管(guan)沒(mei)有(you)諧(xie)波(bo)產(chan)生(sheng),但(dan)是(shi)交(jiao)調(tiao)的(de)功(gong)率(lv)很(hen)大(da),對(dui)係(xi)統(tong)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)工(gong)作(zuo)同(tong)樣(yang)是(shi)一(yi)個(ge)不(bu)利(li)因(yin)素(su)。
4.結語
綜上所述,根據采樣與量化過程仿真分析可以得出:
(1)采樣和量化使信號頻譜發生變化,出現了新的頻率分量——諧波和交調,降低了DRFM的有效發射功率,使得係統的工作能力變差。
(2)噪聲汙染會使頻譜變得更加複雜,對於一個係統,輸出信噪比取決於輸入信噪比和係統內部信噪比,因此噪聲的存在必將降低DRFM的信噪比。
(3)總的來講,諧波分量隨頻率增加降低,而交調分量隨頻率增加升高,也就是說高次諧波幅度較低次的小,而高次交調幅度較低次的大。
(4)當(dang)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)和(he)采(cai)樣(yang)率(lv)一(yi)定(ding)時(shi),提(ti)高(gao)采(cai)樣(yang)率(lv)或(huo)增(zeng)加(jia)量(liang)化(hua)位(wei)數(shu)都(dou)可(ke)以(yi)起(qi)到(dao)抑(yi)製(zhi)寄(ji)生(sheng)信(xin)號(hao)的(de)作(zuo)用(yong)。具(ju)體(ti)來(lai)講(jiang),提(ti)高(gao)采(cai)樣(yang)率(lv)對(dui)交(jiao)調(tiao)有(you)很(hen)好(hao)的(de)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong),而(er)對(dui)諧(xie)波(bo)作(zuo)用(yong)不(bu)明(ming)顯(xian);增加量化位數對交調和諧波都有很好抑製作用。
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