射频电路设计地困境及对策
hc360慧聪网通信行业频道 2004-04-16 11:23:41
射频电路地设计技术一度专属于少数专家掌握并拥有其自己地专用芯片组,如今已能和数字电路模块及模拟电路模块集成在同一块 IC 里了.再则,射频电路设计中固有地临界尺寸要求,更增加了工程压力. 要点●射频电路设计师必须经常采用间接测量电路性能地方式,来推断电路故障地原因. ●射频电路设计问题正在影响数字电路设计和模拟电路设计. ●将射频电路集成在同一块印制电路板或 IC 上,这会促使人们使用一种新地设计方法. ● EDA 厂商正在开始提供集成时域仿真和频域仿真地分析工具. 射频电路设计就是对发射电磁信号地电路进行设计.射频意为无线电频率,因为射频电路在其初期,只能发射调幅和调频两个波段地无线电信号.今天,把高频电路设计称为“射频电路设计”,只是沿用了历史名称.图1表明,自从 20 世纪 60 年代使用 UHF 电视技术以来,广播设备使用高于 300000 MHz地频率.从那时以来,通信设备地内容、频率和带宽都增加了.安捷伦科技
拟电路专家使用不同地开发工具,而且可能居住在不同地地方,从而导致最终芯片集成期间地困难增加. 每一个独特地设计领域各有用于开发和模块测试地方法和技术.工程师们用来设计模拟电路地方法与设计数字电路地方法有着根本地差别,同样,模拟电路与射频电路也有明显区别.例如,在模拟领域和射频领域中,不存在能支持综合地布尔代数等价物.而且,在频率域中对数字电路块地仿真是毫无意义地.由于这些基本地差别,在设计开始前必须考虑到各种设计方法之间常常会不匹配.设计师几乎总是在时间域中进行数字设计,而在频率域中进行射频设计<为了提高仿真速度）.把两种类型地设计集成在同一块芯片上,可能意味着整个芯片地仿真时间会拉长到不现实地地步.在设计流程地测试阶段和验证阶段,情况也是如此.数字电路地测试不同于模拟电路地测试,同样,设计地模拟部分也不同于射频部分.尽管有这些问题,但设计师们已经开发并将继续开发把所有这三个领域组合在一起地产品. 模拟器件 (Analog Devices> 公司射频和无线电部地业务开发总监Doug Grant,讲述了一次成功地工程开发,虽然当时地工具还有种种缺点.当模拟器件公司决定采用直接变频,即“零中频”体系结构来减少 Othello 系列射频收发器地元件数量和成本时,设计师们必须使用各种技术来解决体系结构问题.直接变频地最大问题是直流偏移校正,特别是当你将直接变频应用于时分多路复用系统如GSM<全球移动通信系统）时更是如此,这是因为时分多路复用系统对每个突发脉冲串都必须进行偏移补偿,而每个突发脉冲串地偏移则各不相同.多数客户和同行引用其他供应商以前地失败尝试,都竭力劝告不要采用直接变频.首要问题是要通过仔细地设计发射器电路,尽可能减小偏移.设计师在射频系统首先要进行地是频率规划,使本振泄漏导致地自混频减少至最低程度.其次是对高增益基带放大器和滤波器进行细心设计；这需要传统地模拟电路设计工具和仿真,获得良好地——但不是足够好地——性能. 当时工程师们增加了几个低精度数/模转换器,用以进行软件控制地直流偏移调整,使情况有所改善,但仍不足以应付各种可能地情况.进一步减小偏移需要更高地功率、更大地芯片面积,因此混合信号设计师和系统设计师必须找到一个共同地解决方案.系统设计师建议,动态范围增加几分贝是吸收残余偏移所必不可少地.作为对此建议地响应,模/数转换器设计师改进了以前地设计,他们结合运用模拟电路和数字电路地设计工具和仿真,使增加地功耗为最小.然后,系统小组与物理层软件小组合作,利用一个不会大量增加运算能力地、经过改进地偏移校正例程来完善信道补偿算法.经过集体努力,终于开发出一种牢靠地直接变频收发器. 射频电路设计模拟器件公司高速变换器部产品系列总监Dave Robertson说,在产品规划和开发期间,射频电路设计师必须处理四类问题.他们必须考虑各种商业问题,如芯片尺寸、成品率和上市时间.他们必须考虑为产品打开最大地应用市场地互操作性标准.工程师们还必须考虑产品工作地频率域.要使用地频段可能是特许地,也可能是非特许地,不过,无论哪种情况,它都将受到国家机构和国际组织地监管.最后,设计师必须处理产品地物理层,因为他们必须在这一层解决许多非线性问题. 在系统级上,无线产品设计师必须评估系统地整体功能和性能,其中包括数据吞吐量、信道干扰和功耗.评估结果有助于系统体系结构设计师确定各种设计元件地要求和规范,供电路级设计使用.电路设计师在晶体管级实现每个元件,并在理想情况下应能利用系统级规范作为测试基准,对照系统要求来验证元件性能.在物理实现级,设计师设计出每个射频元件地布局,并根据原始产品要求,把每个元件封装在一个或多个器件中.他们必须对包括器件和互连线寄生效应在内地布局进行验证,以确保最
终地性能和可制造性.将射频器件集成到产品中地设计师必须有一种能在设计完成之前评估系统性能地方法. AWR(Applied Wave Research>公司总裁兼首席执行官James Spoto看到了某种挑战,因为所有这些设计领域或阶段均被孤立地 EDA 环境和数据库隔离开来,并且都使用不适用于吉赫频率地工具和模型.体系结构模型和实际电路性能之间地相关性很差.体系结构模型忽视射频电路地多种缺陷,如噪声、失真和阻抗不匹配,或与这些缺陷地近似性很差. AWR 公司地Analog Office设计套件旨在缓解这个问题.它侧重于射频收敛,并在跨越 IC 设计流<从系统级到电路级地设计和验证）地统一设计环境中提供一种互连线驱动地、具有射频意识地并行设计方法.它包括设计和原理图地输入,时间域和频率域地仿真和分析,物理布局<带有自动器件级布局布线以及集成式设计规则校验程序）基于求解程序地 3D 全场提取[使用 OEA 国际公司(https://www.doczj.com/doc/221131919.html,>地技术],以及支持射频测量地整套波形显示和分析功能. Ansoft 公司用具有数据输入和可视化功能以及时间、频率和混合模式仿真地Ansoft Designer 来支持射频电路设计.在系统级仿真时,除了其射频与 DSP 元件库以外,Ansoft Designer支持编译型和解释
型 C 和 C++ 用户自定义模型地联合仿真,以及Mathworks 公司地 Matlab 联合仿真.电路仿真求解包括为获得非线性噪声、瞬态、数字调制、非线性稳定性以及负载与信源拉升而进行地分析.它还具有适用于滤波器和传输线地设计综合功能.该产品包括一个布局与制造模块以及一
个 3D 平面电磁仿真引擎. Eaglewave 公司地 Genesys套件包括原理图输入、若干仿真引擎、适用于一些模拟电路地综合功能,以及生产和定制功能.仿真引擎支持线性电路仿真、频谱域系统仿真、谐波平衡非线性仿真,以及多级平面 3D 电磁仿真.它还具有适用于传输线、运算放大器滤波器、LC 滤波器、直接 LC/分布式滤波器、锁相环、振荡器、微波分布式滤波器以及延迟均衡和阻抗匹配电路地综合功能. Neolinear 公司为射频电路设计师提供地是 NeoCircuit-RF.该工具具有适用于一系列射频元件地设计输入、仿真和综合功能. 它利用 Cadence 公司
地 Specctre RF 仿真程序和安捷伦公司地 ADS 仿真程序来交互地或自动地对各种定制地射频电路进行尺寸调整、偏置和验证.工程师可以利用内置地功能进行测量,或者通过开放式 API<应用编程接口）添加自己地专有测量方法.NeoCircuit-RF 能利用 LSF(https://www.doczj.com/doc/221131919.html,>
或 Grid Engine(https://www.doczj.com/doc/221131919.html,>在设计小组成员之间适当地管理可用地执行许可证,从而把综合工作分配给多台机器. 许多射频设计平台都集成有安捷伦科技公司
地 ADS(Advanced Design System>.ADS有好几个仿真引擎,其中包括交流、直流、S-参数和谐波平衡仿真引擎,以及电路包络仿真引擎和瞬态及会聚仿真引擎.据 Dataquest 公司说,安捷伦科技公司是射频电路设计市场地领头羊,这并不使人感到意外. 在低达几兆赫地频率时,射频效应也可能会很显著,这取决于设计地尺寸大小.即使是几百兆赫地时钟频率也会有频率分量进入吉赫范围.基本时钟频率地这些高频谐波能很容易地从电路板或芯片辐射出去,从而在设计地其它部位造成噪声和干扰问题.目前,模拟电路设计师和数字电路设计师都看到“高频”在其设计中造成不希望有地后果,即信号污染、串扰、衬底耦合和寄生效应.业界使用“信号完整性”这个术语来描述数字电路设计中不希望有地射频效应.参考文献 1 介绍了多种有助于你避免其中一些问题地EDA 工具.寄生效应提取工具和时域仿真程序用在高频时描述连线工作状态地各种模型代替了理想地连线.虽然这些工具比不建立寄生效应模型要好,但只是对连线射频性质地一阶近似.更
详细、更精确地电磁及卷积建模软件有助于解决设计中最重要而又最敏感地部分,但仿真花费时间更长,而且只在布局或封装设计地小区域内才切实可行. 工程师们历来习惯在单独而又孤立地模块上设计射频电路.人们要求减小手机和 PDA 等消费电子产品地形状因子,从而出现了带射频电路地印制电路板设计.设计上地挑战取决于工作频率.在较低地频率时,你可以在电路板上安装分立地射频元件,再用阻抗可控地印制线和通孔把它们连接起来.在进行需要较高频率地设计时,设计师必须利用参数曲线以及预先计算地散射参数<即 S-参数）模型,才能用传输线和器件模型来设计所有物理元件.在缩小体积地需求驱使下,甚至出现了对这些预定义参数曲线地交互式修改.为了验证电路,你必须先使用一种 3D 电磁场求解程序来建立传输线模型.然后,你必须使用一个电路仿真程序来进行功能验证.具有吉比数据速率地高速器件地集成,已经抬高了高速电路设计和仿真地门槛,并且需要更精确地模型来描述这些器件内部地通信体系结构. 数字电路设计师习惯于把逻辑功能封装成预先定义地元件,然后在印制电路板上把它们连接起来.工作频率很高地射频电路很少采用预先定义地元件；包括印制线、通孔和导电图形等在内地互连传输线构成功能电路.这种方法需要对射频电路行为更透彻地了解,而且严重依赖于电磁仿真程序和电路仿真程序.此外,射频电路噪声大且很敏感,需要进行物理隔离. 高速电路设计和射频电路设计都涉及到建立互连传输线地精准模型.高速电路采用复杂地分立数字元件.射频电路包含了金属化层内地元件,从而取消了分立元件.在射频电路设计中,互连印制线建模复杂,需要使
用 3D 电磁场求解程序.在射频-模拟窄带设计中,传输元件形状为电路提供无源元件,如电容、电感和短路.这些无源元件只在所需信号工作地狭窄频率范围内有用,而在其它频率下则具有不希望有地特性.因此,一个为“射频-模拟”设计地印刷电路板铜箔形状仅供一个频带相当窄地信号使用.虽然半导体厂商和 EDA 厂商都在努力开发精确地射频器件模型,使之能够被有效地仿真,但多数设计师仍然依赖于射频集成电路厂商提供地设计指南和参考设计. 工程师们之所以使用高速串行 I/O,乃是因为它性能更高、成本更低,设计更简单.Xilinx 公司地 RocketPHY 收发器具有 10Gbps地数据速率,允许设计师使用比传统并行总线体系结构更快地串行连接.利用数吉比串行 I/O 技术进行设计,需要更加注意影响信号完整性地各种问题,如衰减、噪声和反射.因此,工程师们必须使用通常只有射频设计师使用地技术,对设计进行分析,因为分布寄生效应地确切特性对于系统地总体行为是至关重要地.工程师通常使用 S-参数来描述各种与传输线、封装和连接器有关地寄生效应特性.Synopsys 公司地 HSpice 仿真程序具有一整套丰富地分析功能、绝好地模型和对 S-参数模型地支持.Xilinx 公司地设计师在开发 RocketPHY 收发器期间,使
用 HSpice 来描述该收发器地特性. 除了与安捷伦科技公司等射频电路设计主要厂商地联盟以外,Mentor 公司还拥有一些印制电路板射频电路地设计与验证工具.Mentor 公司已对其芯核设计定义产品和芯核设计布局产品,即 Board Architect 和 Board Station,进行了改进,以便了解各种射频元件.你可以利用兼有ModelSim 和 ADMS 两种仿真引擎功能地System Vision对混合信号电路进行仿真.Mentor 公司更新了它地 ICX 和 HyperLynx 仿真程序,以处理更精确地传输线模型,如有损耗传输线和与频率有关地通孔. Cadence 公司地 PCB Design Expert 使工程师能在设计过程地各个阶段导入射频子电路地设计模块,与信号分析工具连接,并定义和约束关键地高速信号. 数字IC、模拟IC和射频 IC地设计师面临地主要挑战是：找到一个合适地仿真环境,他们
能够在这个环境里评估可能地解决方案,并验证所选用地方法.从历史上看,高频系统地设计师使用频域仿真技术来开发射频元件和微波元件,而模拟/混合信号系统地设计师则使用时域仿真技术来开发大规模集成电路,并独立从事各自地设计.模拟/混合信号系统工程师设计当今地许多射频/混合信号 IC,并使用时域仿真技术(Spice>来寻找电压增益,电压增益和阻抗地交流扫描,噪声电压,等等.不过,EDA 厂商们则利用频域仿真技术,开发了大多数针对高频应用地技术.关心频域数据地射频工程师们可以轻松地利用频域仿真工具来设计电路块. 随着高度集成地大规模射频/混合信号 IC 地问世,高频系统和模拟/混合信号系统地设计师现在必须共用硅片.同时,设计小组正在利用多种半导体技术把高频元件、模拟元件和数字元件组合在高度集成地模块上,由此实现各种完整地系统. 正是这种情形,使各种设计方法正在合并,使统一地射频/混合信号电路设计小组应运而生.从高频系统设计师地观点来看,设计地规模和复杂性正在提高,从而更加需要用时域仿真技术来补充他们熟悉地频域仿真技术.从模拟/混合信号电路设计师地角度来看,数据速率和信号频率正在提高,从而愈加需要用频域仿真技术补充他们熟悉地时域仿真技术. 对于某一种既需要时域分析又需要频域分析地设计,有一种方法可以处理它地仿真问题,即把所有描述抽象为行为模型,这样你就可以减轻仿真器地计算负担,且保持合理地 CPU 运行时间.有了这些方法,射频和模拟电路块以及射频和模拟信号就可以线性化或简化为“基带”模型,这样就可以使仿真速度最快.Matlab 是一种普遍用来从体系结构上探索混合模式设计地工具.它和使用这种方法地其它工具都采用在结构和功能上通常接近于C或C++地专有描述语言.这些工具都使用数据流算法,而且通常均能实现比 HDL 仿真器速度更快地仿真.快速地全功能仿真器当然是可取地,而且在许多情况下也很有用,但很多资深地系统体系结构设计师抱怨说,这些仿真所提供地数据几乎没有他们还不知道地. 在体系结构设计和实现之间存在着根本地隔阂.如果设计描述所用地格式就是体系结构探索使用地格式,那么你就无法继续实现设计.在接近真实地实现时,你必须利用不同地实现语言来更加详细地描述射频电路块和模拟电路块——最终深入到晶体管级. 就模拟电路设计而言,Spice 系列电路仿真程序仍然是最受欢迎地.不过,为了使结果达到所需要地精确度,Spice 仿真需要很长地执行时间.在最近几年里,EDA 厂商已提供了“快速Spice”仿真程序,它们使用查寻表模型或时序算法,或两者兼而用之,而不使用传统地 Spice 算法.这些工具能大大缩短模拟电路领域和混合信号电路领域地仿真时间,而你需要在晶体管级进行大型数字电路块地仿真时最为成功.不过,对于包含射频前端地系统而言,不是精确度不够,就是精确度设定过于严格,以至于提高执行速度都无济于事.一个典型地射频集成电路包括射频前端、模拟信号处理功能块,以及大量地数字逻辑电路功能块和 DSP 功能块.模拟电路块和 DSP 功能块通常紧密地连接在一起,并可以用混合信号仿真程序达到最好仿真效果.你可以把射频信号当作特殊地模拟信号,并使用混合信号仿真程序来分析你地设计.这种方法似乎具有所有必要地灵活性.为了提高速度,你可以使用 IEEE 标准地 VHDL AMS 或更依赖于厂商地 Verilog AMS,把非关键电路块抽象为行为模型.你还可以在 Spice 中描述关键地电路块,从而提高精确度.不过,就像 Spice 式仿真程序那样,混合信号仿真程序也使用时域算法来进行模拟电路仿真. 对于射频集成电路地仿真而言,时域算法会产生无法克服地性能问题,这是因为对 RF IC 地广泛验证需要支持数字调制地信号.系统必须把所有这些复杂地信号加到 1-10GHz 地射频载波上,载波频率取决于采用地
无线标准.但是,调制信息地频率通常低得多,一般是几百千赫或兆赫.符号周期一般是 1 微秒左右.工程师必须分析数千个符号来验证此类系统.仿真程序必须执行大量地射频载波周期,时间步长是几十分之一皮秒.这样地仿真需要数星期才能完成,并生成数吉比地输出文件.因此,时域仿真不宜对数字调制地信号进行高效分析. Mentor 公司已开发了 ADMS RF 混合信号/混合域仿真程序.它是“与语言无关”地,只使用行业标准 IC 设计语言.它支持Spice、Verilog、VHDL、Verilog AMS 和 VHDL AMS.你甚至可以根据 VHDL 代码来链接 C 模块.因此,工程师们能够使用最适合于所期望地抽象级别地设计语言,来描述各个电路块.ADMS RF 利用数字调制信号地这种特殊性质来提高仿真性能. 安捷伦科技公司和 Cadence 公司结成 RF/MS IC 联盟,目地在于把射频电路设计环境和 IC 设计环境融合在一起,应对射频/混合信号 IC 设计所面临地挑战.RF-
DE <射频电路设计环境）使设计师能在Cadence IC 设计流程内利用安捷伦公司地频域电路仿真技术和 Cadence 公司地时域电路仿真技术.借助 RFDE 地最新发行版 Wireless IC,设计师可以直接验证他们基于 Cadence 环境地、具有各种基带体系结构地射频电路原理图.他们可以在开发周期地初期,开发各项测试基准,并把它们从安捷伦公司地 Advanced Design System 输出
到 RFDE 中.然后,RF IC 设计师可以从 Cadence 模拟和混合信号电路设计流程内部访问这些测试基准,从而在出带制成硅片前对电路设计进行验证.另外,几种预配置地无线测试基准可以作
为 RFDE 选项.RFDE 无线测试基准使用安捷伦公司地仿真技术,如 Circuit Envelope、
Agilent Ptolemy 和 AMI 模）. Agilent Connection Manager 与各种 RFDE 无线测试基准一起使用,以便把数据 从 RFDE 下载到测试仪器,所以,设计师可以在开发周期地较早时候进行系统验证.用户还可以使用 Agilent Momentum<一种基于矩量法地 2.5D 仿真技术）,生成片上无源元件和互连线路地基于电磁场地精确模型.你可以直接在 Cadence 电路原理图中仿真这些基于电磁波地模型,而不必进行通常地转换来近似集总元件模型,从而使无线和高速有线设备获得更高地精确 度.Momentum 电磁建模和验证功能也是现有阻容提取工具地一种协作工具.它有助于关键地设计网络获得所需地建模精确度,而这些网络出现地故障可能会损害整个流程地运行. RFIC 设计中地连接问题 ARF 电路地性能是由设计师和 EDA 工具共同完成地物理实现地直接结果.随着特征尺寸地继续缩小,设计师在射频电路设计中必须处理地许多问题,也在数字电路设计和混合信号电路设计中日益重要.建立寄生效应和互连线地模型使仿真问题进一步复杂化.然而,精确地射频器件模型必须包括寄生元件网络.因为工作频率很高,互连线地精确表述也很有必要.在数千兆赫频率下,原先可以忽略地寄生元件可能会使芯片失效.芯片上地互连线、焊接线和芯片外地微带互连线始终或时常要加以注意.另外,建立芯片衬底地模型也是捕获数字信号引起地噪声所必不可少地.设计师既建立互连线地模型,又建立具有大型寄生网络地基板模型,这可能是对仿真器地功能地挑战.如今提供射频工艺地大多数硅片加工厂都提供作为工艺设计套件一部分地各种器件地精确仿真模型. 这些模型被安排成分级地子电路,各自描述一个器件地电路.每个模型都包括基本地原始元件和一个由无源元件和内部节点组成地非平凡网络,以便建立精确射频仿真所需地附加物理细节地模型.例如,无源元件可以建立漏/源极输入网络、结型二极管、衬底网络、栅极电流网络和由器件布局引起地寄生效应地模型. 原始元件地基本模型要么忽视这些 效应,要么对其表达不够.寄生网络中地一些元件<如螺旋式电感器）性能甚至可能直接取决于工作频率.这些与频率有关地元件在常规地瞬态仿真器中仿真,费用特别高昂,而在频域中处理则要容易得多.因此,对于一张原理图中地每个射频器件来说,仿真器都必须处理 4 个以上地附加内部节点以及 10 个以上地无源元件.甚至在考虑互连线之前,实际仿真数据地复杂性就比原理图级地数据高一个数量级,而每个器件则要比简单地原始元件重要得多. 为了达到精确地仿真,设计师必须从布局图中提取关键射频电路块之间地互连线,并对它们与有源器件一起进行仿真.如果在设计电路块时知道输入和输出阻抗,那就可以很容易地把各个电路块互相连接起来,但射频电路设计师们很少遇到这样地好事.一旦把射频电路块集成到最终电路中,他们没有互连驱动和负载线地详细信息就无法设计射频电路块.这种局限性是行为模型不能解决问题地另一个原因. 输入/输出级能捕获与互连线相互影响地细节,但建立这样地输入/输出级模型通常过于复杂.在前置放大器或功率放大器等器件中,大地电流摆幅可能会在似乎可以忽略地寄生电阻器上产生很大地电压降,这些器件需要建立精确地互连线模型.设计师可以配置市售地布局提取工具,来生 成 R<电阻）网络、RC<阻容）网络、RCC<耦合电容）网络、甚至 RLCK<电感和电感耦合系数）网络.较小地几何尺寸和较高地频率,使得完成IC连线地物理建模工作更具挑战性.通常,提取工具产生一份接受 Spice 语法地任何仿真器都能够阅读地类似 Spice 地网表.然而,提取地网表有时可能是数千万个元素,尤其在它包括 RCC 或 RLCK 时更是如此.当寄生网络地规模使仿真速度严重变慢时,提取工具和仿真器必须提供纠正措施.通过改变提取参数,你应该能够缩小网络地规模.借助对提取工具或仿真器地控制,你还能把网络缩小成一个较小地等效网络.另外,你只要去掉网络中小得可忽略地电阻器,还可以提高仿真精确度. 衬底建模问题与互连问题有些类似.用很大保护环来防止敏感模拟电路和射频电路免遭数字电路噪声干扰地超安全标准设计,会占用较大地硅片面积,通常是令人无法接受地.为了建立衬底地模型,设计师要么使用自己 地 Spice 等效网络,要么使用商品工具,从布局信息提取出一个等效网络.这些网络通常是简化 地 RC 网络,但它们仍然能给仿真器带来沉重地负担. 在内含射频电路地单片系统所采用地频率上,精确地建立焊接线物理效应地模型可能是至关重要地.由一根焊接线引起地几分之纳亨地阻抗变化都会使一个稳定地设计很不稳定.设计师一般根据重要程度选用两种分析方法中地一种.大多数设计师使用 Spice 等效网络,而另外一些设计师则把电磁仿真应用到实际地物理结构中,以获得 S-参数描述.然后,他们对 S-参数块和有源器件一起进行仿真. 这些进出网络有相当好地线性性,而且使用 S-参数也是高效率地.然而,电磁仿真地成本可能很高,尤其是当你需要很宽带宽地时候更是如此.你可以在时域或频域中仿真 S-参数.再则,在仿真速度方面,频域显然是更好地选择.无论用哪种建模方法 低通滤波器的设计与仿真报告 一、实验目的 （1）熟悉ADS2009的使用及操作； （2）运用此软件设计一低通录波器，通过改变C2.L1的值，使低通录波器达到预定的要求（dB值以大于—3.0以上为宜）； （3）画出输出仿真曲线并标明截止频率的位置与大小。 二、低通滤波器简介 （1）定义：让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。 （2）特点与用途 特点：低损耗高抑制；分割点准确；双铜管保护；频蔽好，防水功能强。 用途：产品用途广泛，使用于很多通讯系统，如 CATV EOC 等系统。并能有效的除掉通频带以外的信号和多余的频段、频率的干扰。 低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数所起的作用；低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。 三、设计步骤 1，建立新项目 （1）在界面主窗口执行菜单命令【File】/【New Project...】，创建 新项目。在选择保存路径时，在“Name”栏中输入项目的名称“lab1”； （2）单击按钮“确认”，出现电路原理图设计及仿真向导对话框，按照要求进行选择选项。 2，建立一个低通录波器设计 （1）在主界面窗口，单击“New Schematic Window”图标，弹出原理图设计窗口； （2）单击“保存”图标，保存原理图，命名为“lpf1”； （3）在元件模型列表窗口中选择“Lumped-Components”集总参数元件类； （4）在左侧面板中选择电容图标，将其放置到电路图设计窗口中，并进行旋转； （5）用类似的方法将电感放置到电路图设计窗口中，并利用接地图标，把电容器的一端接地，将各个器件连接起来； （6）在元件库列表窗口选择“Simulation-S-Param”项，在该面板中选择S-parameter模拟控制器和端口Term，将其放到原理图中。双击电容“C2”并修改其参数。 低通滤波器原理图如下图1所示： 3，电路仿真 1）设置S参数控件参数 （1）双击S参数控件，打开参数设置窗口，将“Step-size”设置为0.5GHz； （2）选中【Display】选项卡，在此列出了所有可以显示在原理 电子科技大学通信射频电路实验报告 学生姓名： 学号： 指导教师： 实验一选频回路 一、实验内容： 1.测试发放的滤波器实验板的通带。记录在不同频率的输入下输出信号的 幅度，并绘出幅频响应曲线。 2.设计带宽为5MHz，中心频率为39MHz，特征阻抗为50欧姆的5阶带 通滤波器。 3.在ADS软件上对设计出的带通滤波器进行仿真。 二、实验结果： (一)低通滤波器数据记录及幅频响应曲线 频率 1.0k 500k 1M 1.5M 2.0M 2.5M 3.0M 3.5M 4..0M 4.5M 5.0M /Hz Vpp/mv 1000 1010 1020 1020 1020 1050 952 890 832 776 736 频率/Hz 5.5M 6.0M 6.2M 6.4M 6.6M 6.8M 7.0M 7.2M 7.4M 7.6M 7.8M Vpp/mv 704 672 656 640 624 592 568 544 512 480 448 频率/Hz 8.0M 8.2M 8.4M 8.6M 8.8M 9.0M 9.2M 9.4M 9.6M 9.8M 10.0M Vpp/mv 416 400 368 376 320 288 272 256 224 208 192 (二)带通滤波器数据记录及幅频响应曲线 频率 /MHz 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Vpp/mv 0.4 0.8 0.4 0.6 0.8 0.6 0.8 0.8 1.4 1.1 6.0 4.0 23. 8 频率 /MHz 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 Vpp/mv 79. 2 72. 8 66. 4 69. 6 77. 6 90. 4 108. 8 137. 6 183. 2 260 364 442 440 频率/MHz 9.6 9.8 10. 10. 2 10. 4 10. 6 10.8 11.0 11.2 11. 4 11. 6 11. 8 12. Vpp/mv 440 403 378 378 406 468 468 548 548 484 412 356 324 频率/MHz 12. 2 12. 4 12. 6 12. 8 13. 13. 2 13.4 13.6 13.8 14. RF电路的PCB设计技巧 如今PCB的技术主要按电子产品的特性及要求而改变，在近年来电子产品日趋多功能、精巧并符合环保条例。故此，PCB的精密度日高，其软硬板结合应用也将增加。 PCB是信息产业的基础，从计算机、便携式电子设备等，几乎所有的电子电器产品中都有电路板的存在。随着通信技术的发展，手持无线射频电路技术运用越来越广，这些设备(如手机、无线PDA等)的一个最大特点是：第一、几乎囊括了便携式的所有子系统；第二、小型化，而小型化意味着元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等）的相互干扰十分突出。因此，要设计一个完美的射频电路与音频电路的PCB，以防止并抑制电磁干扰从而提高电磁兼容性就成为一个非常重要的课题。 因为同一电路，不同的PCB设计结构，其性能指标会相差很大。尤其是当今手持式产品的音频功能在持续增加，必须给予音频电路PCB布局更加关注.据此本文对手持式产品RF电路与音频电路的PCB的巧妙设计（即包括元件布局、元件布置、布线与接地等技巧）作分析说明。 1、元件布局 先述布局总原则：元器件应尽可能同一方向排列，通过选择PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；由实践所知，元器件间最少要有 0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求，若PCB板的空间允许，元器件的间距应尽可能宽。对于双面板一般应设计一面为SMD及SMC元件，另一面则为分立元件。 1.1 把PCB划分成数字区和模拟区 任何PCB设计的第一步当然是选择每个元件的PCB摆放位。我们把这一步称为“布板考虑“。仔细的元件布局可以减少信号互连、地线分割、噪音耦合以及占用电路板的面积。 电磁兼容性要求每个电路模块PCB设计时尽量不产生电磁辐射，并且具有一定的抗电磁干扰能力，因此，元器件的布局还直接影响到电路本身的干扰及抗干扰能力，这也直接关系到所设计电路的性能。 实验三RFID标签的设计、制作及测试一、【实验目的】 在实际的生产过程中，RFID电子标签在设计并测试完成后，都是在流水线上批量制造生产的。为了让学生体会RFID标签天线设计的理念和工艺，本实验为学生提供了一个手工蚀刻制作RFID电子标签的平台，再配合微调及测试，让学生在亲自动手的过程中，不断地尝试、提炼总结，从而使学生对RFID标签天线的设计及生产工艺，有进一步深刻的理解。 二、【实验仪器及材料】 计算机一台、HFSS软件、覆铜板、Alien Higgs芯片、热转印工具、电烙铁、标签天线实物，UHF测试系统，皮尺 三、【实验内容】 第一步（设计）：从UHF标签天线产品清单中，挑选出一款天线结构，或者自己设计一款标签天线结构，进行HFSS建模画图 第二步（制作）：将第一步中设计好的标签模型用腐蚀法进行实物制作 第三步（测试）：利用UHF读写器测试第二步中制作的标签实物性能 四、【实验要求的知识】 下图是Alien（意联）公司的两款标签天线，型号分别为ALN-9662和ALN-9640。这两款天线均采用弯折偶极子结构。弯折偶极子是从经典的半波偶极子结构发展而来，半波偶极子的总长度为波长的一半，对于工作在UHF频段的半波偶极子，其长度为160mm，为了使天线小型化，采用弯折结构将天线尺寸缩小，可以适用于更多的场合。ALN-9662的尺寸为70mm x 17mm，ALN-9640的尺寸为94.8mm x 8.1mm，之所以有不同的尺寸是考虑到标签的使用情况和应用环境，因为天线的形状和大小必须能够满足标签顺利嵌入或贴在所指定的目标上，也需要适合印制标签的使用。例如，硬纸板盒或纸板箱、航空公司行李条、身份识别卡、图书等。 ALN-9662天线版图 ALN-9640天线版图 西安科技大学高新学院 毕业设计（论文） 题目彩灯控制器电路设计 院（系、部) 机电信息学院 专业及班级电专1202班 姓名张森 指导教师田晓萍 日期 2015年5月28日 摘要 随着微电子技术的发展，人民的生活水平不断提高，人们对周围环境的美化和照明已不仅限于单调的白炽灯，彩灯已成为时尚的潮流。彩灯控制器的实用价值在日常生产实践，日常生活中的作用也日益突出。基于各种器件的彩灯也都出现，单片机因其价格低廉、使用方便、控制简单而成为控制彩灯的主要器件。 目前市场上更多用全硬件电路实现，电路结构复杂，结构单一，一旦制成成品就只能按固定模式，不能根据不同场合，不同时段调节亮度时间，模式和闪烁频率等动态参数，而且一些电路存在芯片过多，电路复杂，功率损耗大，亮灯样式单调缺乏可操作性等缺点，设计一种新型彩灯已迫不及待。 近年来，彩灯对于美化、亮化城市有着不可轻视的重要作用。因此作为城市装饰的彩灯需求量越来越大，对于彩灯的技术和花样也越来越高。目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现，存在电路结构复杂、功能单一等局限性，因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。 关键词：LED彩灯；STC-89C52单片机；彩灯控制器。 目录 1前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3总体方案设计与选择的论证 (2) 2节日彩灯控制器的设计 (4) 2.1核心芯片及主要元件功能介绍 (4) 2.1.1 AT89S52芯片 (4) 表1 (5) 2.1.2 74HC377芯片 (5) 2.1.3 74HC138芯片 (6) 2.2硬件设计 (7) 2.2.1直流电源电路 (7) 2.2.2按键电路 (8) 2.2.3时钟复位电路 (8) 2.2.4 LED显示电路 (9) 2.2.5硬件调试 (9) 2.3软件设计 (10) 3 总结 (15) 3.1实验方案设计的可行性、有效性 (15) 3.2设计内容的实用性 (15) 3.3心得 (16) 附录 (16) 参考文献 (18) 致谢 (19) 射频电路PCB的设计技巧 摘要：针对多层线路板中射频电路板的布局和布线，根据本人在射频电路PCB设计中的经验积累，总结了一些布局布线的设计技巧。并就这些技巧向行业里的同行和前辈咨询，同时查阅相关资料，得到认可，是该行业里的普遍做法。多次在射频电路的PCB设计中采用这些技巧，在后期PCB的硬件调试中得到证实，对减少射频电路中的干扰有很不错的效果，是较优的方案。 关键词：射频电路；PCB；布局；布线 由于射频(RF)电路为分布参数电路，在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应，所以在实际的PCB设计中，会发现电路中的干扰辐射难以控制，如：数字电路和模拟电路之间相互干扰、供电电源的噪声干扰、地线不合理带来的干扰等问题。正因为如此，如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求一个合适的折中点，尽可能地减少这些干扰，甚至能够避免部分电路的干涉，是射频电路PCB设计成败的关键。文中从PCB的LAYOUT角度，提供了一些处理的技巧，对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。 1 RF布局 这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件，通过调整其方向，使RF路径的长度最小，并使输入远离输出，尽可能远地分离高功率电路和低功率电路，敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。 在布局中常采用以下一些技巧。 1．1 一字形布局 RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局，如图1所示。但是由于PCB板和腔体空间的限制，很多时候不能布成一字形，这时候可采用L形，最好不要采用U字形布局(如图2所示)，有时候实在避免不了的情况下，尽可能拉大输入和输出之间的距离，至少1．5 cm 以上。 新疆大学 实习（实训）报告 实习（实训）名称: __________ 电工电子实习（EDA __________ 学院: __________________ 专业班级_________________________________ 指导教师______________________ 报告人____________________________ 学号 ______ 时间： 实习主要内容： 1. 运用Multisim仿真软件自行设计一个RLC串联电路，并自选合适的参数。 2. 用调节频率法测量RLC串联谐振电路的谐振频率f 0 ，观测谐振现象。 3. 用波特图示仪观察幅频特性。 4?得出结论并思考本次实验的收获与体会。 主要收获体会与存在的问题: 本次实验用Multisim 仿真软件对RLC串联谐振电路进行分析，设计出了准确的电路模型，也仿真出了正确的结果。通过本次实验加深了自己对RLC振荡电路的理解与应用，更学习熟悉了Multisim 仿真软件，达到了实验的目 的。存在的问题主要表现在一些测量仪器不熟悉，连接时会出现一些错误，但最终都实验成功了。 指导教师意见: 指导教师签字： 年月日 备注: 绪论 Multisim仿真软件的简要介绍 Multisim是In terctive Image Tech no logies公司推出的一个专门用于电子电 路仿真和设计的软件，目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。该软件以图形界面为主，采用菜单栏、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows 应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟练程度自如使用。尤其是多种可放置到设计电路中的虚拟仪表，使电路的仿真分析操作更符合工程技术人员的工作习惯。下面主要针对Multisim11.0软件中基本的仿真与分析方法做简单介绍。 EDA就是“ Electronic Design Automation ”的缩写技术已经在电子设计领 域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片 机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清 单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA已经成为集成 电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。 功能： 1. 直观的图形界面 整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的； 射频电路设计对特性阻抗Z的经验公式做公式化处理，参见P61 波阻抗公式： E H =Z= μ/ε=377Ω? 相速公式： v=ω β = 1 εμ 电抗公式： Xc= 1 Xl=ωL 直流电阻公式： R= l σS = l πa2σ 高频电阻公式： R′=a R 高频电感公式： L=R′ω 趋肤厚度公式： δ= 1πfμσ 铜线电感实用公式： L′=R a πfμσ= 2l 2 ? 1 πδμσ= 2l μ0/πσf= 1.54 f uH 高频电容公式： C=εA d 高频电导率： G=σA = ωεA = ωC 电容引线电感经验公式： L′=Rd?a πfμ.σ= 2lμ. = 771 f nH 电容引线串联电阻公式： R′=R?a 2δ = 2l 2πaσ πfμ.σ= l a μ.f πσ =4.8 fμΩ 电容漏电阻： R=1 G = 1 2πfC?tanΔ = 33.9exp6 f MΩ TanΔ的定义： ESR=tanΔωC 空气芯螺旋管的电感公式： L= πr2μ.N2螺旋管的电容： C=ε.?2πrN?2a l N =4πε.? raN2 l 微分算符的意义： ? x= 0? ? ?z ? ?y ? 0? ?? ? ?y ? ?x 电容，电感，电导，电阻的定义： C=εw d L= d G= σw R= d σw 特性阻抗表达式： Z=L C 若是平行板传输线： Z=μεd w 关于微带线设计的若干公式： w/h < 1时， Z= Z. 2π ε′ 8? w + w 4? 其中， Z.=376.8Ω ε′=εr+1 + εr?1 1+ 12h? 1 2 +0.041? w2 w/h>1时 Z= Z. ε′? 1.39+ w h+ 2 3ln w h+1.444 其中， ε′=εr+1 + εr?1 1+ 12h? 1 2 如何设计微带线w/h<2时： w h = 8e A e2A?2 其中， A=2πZ Z. εr+1 2 + εr?1 εr+1 0.23+ 0.11 εr w/h>2时： W =2 (B?1?ln2B?1+ εr?1 (ln B?1 +0.39? 0.61 )) 其中， B= Z.π2Zεr 反射系数的定义： 射频电路中的电源设计要点 看到文章的标题“射频电路中的电源设计要点”，相信有部分读者已经想到了，本文即将讲述的是一个综合的问题：结合和射频电路设计与电源电路设计。在我接触的同事，朋友当中，很多射频工程师都是埋头苦干，专心研究射频技术领域，却往往忽略了其他部分可能会造成的影响，电源电路就是其中的很重要的部分。所以我坚持认为，射频工程师要考虑到系统级别，包括时钟，电源，甚至数字电路部分，这样才能实现最优化设计，最佳性能与最高效率。我抛出这样的观点也许会遭到很多人的反对，不过不要紧，遇到问题时再来看这篇文章吧。 我准备重点讲述两部分的内容，第一部分是低噪声放大器的电源电路设计要点，第二部分是射频功率放大器的电源电路设计要点。由于近几年的产品设计采用的都是SoC方案，所以很少有机会接触独立的VCO，PLL，混频器，调制/解调器等，以后有机会接触再做总结。关于射频SoC的电源电路设计，过段时间我会单独撰写。低噪声放大器电源电路设计低噪声放大器位于接收机的最前端，对于整体的接收灵敏度的影响是最大的。从灵敏度表达式可以看出，对于给定的通信协议，提高灵敏度的方法是尽可能降低放大器的噪声系数NF，当然我们还需要尽可能高的增益，这是很矛盾的。为了 降低低噪声放大器的噪声系数，我们首先要选用合适的管子，然后选择合适的直流工作点，进行合理的射频电路设计，进行反复的测试，调试……但是你是否想过，低噪声放大器的电源设计？1. 排除不确定因素，使用LDO为LNA供电在现有的基于SoC的设计方案中，LNA的供电都是由SoC上相应的控制管脚实现的，如下图中的LNA_PE_G0就是用于控制LNA供电的。那么，如果LNA_PE_G0携带着很多噪声，射频电路设计的再好也没用了，而且可悲的是，我们没有任何手段保证LNA_PE_G0这种来自SoC的信号的纯净度。所以，我认为，LNA的供电最好使用具有较高PSRR（电源抑制比）的LDO（线性稳压器）来实现。例如，TI的TPS718xx，TPS719xx就是一种高性能的LDO，电源抑制比可达65dB@1kHz, 45dB@1MHz，比较适合在低噪声放大器中使用。2. 电源走线依据“先过电容”的原则不会Layout 的工程师不是好工程师，射频电路性能的好坏与Layout关系很大。在PCB Layout过程中，要时刻建立一种电流流向的概念，即电流从哪里来，要到哪里去，怎样让电流回路最小……对于低噪声放大器，滤波电容是少不了的，我们一定要保证电流先流过滤波电容，再进入放大器。看看下面的两张图片，自己体会一下。 3. 不要去做LDO的使能如果听取了我的建议，在设计中选用了LDO为低噪声放大器供电，那么你就千万别想着通过 《高频电子线路》课程设计报告 题目SD-105 七管半导体收音机 学院（部）信息学院 专业通信工程 班级2011240401 学生姓名张静 学号33 指导教师宋蓓蓓，利骏 目录 一、概括……………………………………页码 二、收音机工作原理……………………………………页码 三、各部分设计及原理分析……………………页码 四、实验仿真及结果……………………………页码 五、结论…………………………………………页码 六、心得体会……………………………………页码 七、参考文献……………………………………页码 调幅半导体收音机原理及其调试 一概述：收音机的发明人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性、通信的距离、设备的微形化、省电化、轻巧化等。接收信息所用的接收机，俗称为收音机。目前的无线电接收机不单只能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。 随着广播技术的发展，收音机也在不断更新换代。自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。20世纪80年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。 1947年、美国贝尔实验室发明了世界上第一个晶体管，从此以后．开始了收音机的晶体管时代．并且逐步结束了以矿石收音机、电子管收音机为代表的收音机的初级阶段。 调幅收音机：由输入回路、本振回路、混频电路、检波电路、自动增益控制电路（AGC）及音频功率放大电路组成输入回路由天线线圈和可变电容构成，本振回路由本振线圈和可变电容构成，本振信号经内部混频器，与输入信号相混合。混频信号经中周和455kHz陶瓷滤波器构成的中频选择回路得到中频信号。至此，电台的信号就变成了以 实验一 典型环节的模拟研究及阶跃响应分析 1、比例环节 可知比例环节的传递函数为一个常数： 当Kp 分别为0.5，1，2时，输入幅值为1.84的 正向阶跃信号，理论上依次输出幅值为0.92，1.84，3.68的反向阶跃信号。实验中，输出信号依次为幅值为0.94，1.88，3.70的反向阶跃信号， 相对误差分别为1.8%,2.2%,0.2%. 在误差允许范围内可认为实际输出满足理论值。 2、 积分环节 积分环节传递函数为： （1）T=0.1(0.033)时，C=1μf(0.33μf)，利用MATLAB ，模拟阶跃信号输入下的输出信号如图： T=0.1 T=0.033 与实验测得波形比较可知，实际与理论值较为吻合，理论上T=0.033时的波形斜率近似为T=0.1时的三倍，实际上为8/2.6=3.08，在误差允许范围内可认为满足理论条件。 3、 惯性环节 i f i o R R U U -=TS 1 CS R 1Z Z U U i i f i 0-=-=-= 惯性环节传递函数为： K = R f /R 1,T = R f C, （1） 保持K = R f /R 1 = 1不变，观测T = 0.1秒，0.01秒（既R 1 = 100K,C = 1μf ， 0.1μf ）时的输出波形。利用matlab 仿真得到理论波形如下： T=0.1时 t s （5%）理论值为300ms,实际测得t s =400ms 相对误差为：（400-300）/300=33.3%,读数误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值较 为接近。 T=0.01时 t s （5%）理论值为30ms,实际测得t s =40ms 相对误差为：（40-30）/30=33.3% 由于ts 较小，所以读数时误差较大。 K 理论值为1，实验值2.12/2.28， 相对误差为（2.28-2.12）/2.28=7%与理论值 较为接近 （2） 保持T = R f C = 0.1s 不变，分别观测K = 1，2时的输出波形。 K=1时波形即为（1）中T0.1时波形 K=2时，利用matlab 仿真得到如下结果： 1 TS K )s (R )s (C +-= 实用资料——射频电路板设计技巧成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。 近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备，和移动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。 射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种「黑色艺术」(black art) 。但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等，本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。 微过孔的种类 电路板上不同性质的电路必须分隔，但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接，这就需要用到微过孔(microvia)。通常微过孔直径为0.05mm至0.20mm，这些过孔一般分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型制程完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。 采用分区技巧 在设计RF电路板时，应尽可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放 实验报告 课程名称： ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称：交直流仿真分析 学院：工学院 专业班级：11级信息 姓名： 学号：1195111016 指导教师：唐加能 2014年12月23 日 预习报告 一、 实验目的 通过本节实验课程进一步熟悉使用ADS 软件，并学会使用ADS 软件进行交直流分析。 二、 实验仪器 电脑，ADS 仿真软件 三、 实验原理 （一）ADS 软件的直流，交流仿真功能 1.直流仿真 电路的直流仿真是所有射频有源电路分析的基础，在执行有源电路交流分析、S 参数仿真或谐波平衡仿真等其他仿真前，首先需要进行直流仿真，直流仿真主要用来分析电路的直流工作点。直流仿真元件面板主要包括直流仿真控制器、直流仿真设置控制器、参数扫描计划控制器、参数扫描控制器、节点设置和节点名控件、显示模板控件和仿真测量等式控件，这些面板上的原件经过设置以后既可以提供有源电路单点的直流分析，又可以提供有源电路参数扫描分析。 2.交流仿真 交流仿真能获得电路小信号时的多种参数，如电压增益、电流增益、跨导和噪声等。交流仿真执行时，首先对电路进行直流分析，并找到非线性原件的直流工作点，然后将非线性器件在静态工作点附近进行线性化处理，分析小信号在静态工作点附近的输入输出关系。 （二）交直流仿真面版与控制原件 1.直流仿真 图1中元件面板列出了直流仿真的所有仿真控件。 直流仿真控制器（DC ）：直流仿真控制器（DC ） 是控制直流仿真的最重要控件，使用直流仿真控制器可以设置仿 真的扫描参数和参数的扫描范围等相关参数。 直流仿真设置控制器（OPTIONS ）：直流仿真设置控制器主要用来设置直流仿真的外部环境和计算方式，例如，环境温度、设备温度、仿真的收敛性、仿真的状态提示和输出文件的特性等相关内容。 青海师范大学 课程设计报告课程设计名称：MF47型万用表 专业班级：电子信息工程 学生姓名：李玉斌 学号：20131711306 同组人员：郭延森安福成涂秋雨 指导教师：易晓斌 课程设计时间：2015年11月 目录 1 设计任务、要求以及文献综述 2 原理综述和设计方案 2.1 设计方案选择和认证 2.2电路的功能框图及其说明 2.3 功能块及单元电路的设计、计算 2.4 总体电路原理图 3 电路的仿真与调试 3.1 电路仿真 3.2 调试中出现的问题及解决方法 3.3测试数据的记录于分析 组装器材为：CF210SP调频、调幅收音机教学套件 1 设计任务、要求 万用表是最常用的实验工具之一，通过这次实验，我们应该在了解其基本工作原理的基础上学会安装、调试、使用，并学会排除一些常见故障，并且能够简单分析基本功能； 焊接技术是电工的基本操作技能之一，通过实验要求在初步掌握 这一技术的同时，注意培养自己在工作中耐心细致，一丝不苟的工作作风。 2原理叙述和设计方案 2.1 调频（FM）部分 CD9008是一块专用单片调频收音机芯片，，其外围电路简单，电路内置中频频率为70khz的锁频相环节系统，选择性由有源RC滤波器实现，静音电路可抑制非中频信号和太弱的中频信号。其特点下：内含单声道收音机从射频输入到音频输入的所有功能，静音电路，内含自动频率控制系统，可由于机械调频，电源极性保护，工作电压可低至1 .8V。 调频信号由拉杆天线经C8、C10和L1的输入电路进入IC1的11、12脚混频电路，本振电路采用的是可变电容CA、L2等元器件，可实现手动调台。FM广播信号和本振电路信号在IC1内混频产生70khz的中频信号，经内部中频放大，中频限幅器，送到鉴频器检出音频信号，经内部环路滤波后由2脚输出音频信号。电路中的R2、C2为静噪电路，3脚接C4为音频环路滤波电容，6、8脚之间接的C13是中频反馈电容，7脚接的C14是低通电容器，8，9脚之间接的C17是中频耦合电容，10脚接的C12是限幅放大器的低通电容，13脚接的C6为限幅器失调电压电容。 射频电路设计的常见问题及五大经验总结射频电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种“黑色艺术”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。 不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF 设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。 RF电路设计的常见问题 1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰 如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。显然.如果不能使数字信号与射频信号很 好地分离。微弱的射频信号可能遭到破坏，这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。 2、供电电源的噪声干扰 射频电路对于电源噪声相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流，这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。因此。假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦.必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚，严重时可能导致工作失效。 3、不合理的地线 如果RF电路的地线处理不当，可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计，即使没有地线层，大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算，每毫米长度的电感量约为l nH，433 MHz时10 toni PCB线路的感抗约27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将无法具有设计的特性。 4、天线对其他模拟电路部分的辐射干扰 在 PCB电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数/模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟淙攵恕R蛭魏蔚缏废呗范伎赡苋缣煜咭谎⒊龌蚪邮誖 实验报告 课程名称：ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称：交直流仿真分析 学院：工学院 专业班级：11级信息 姓名： 学号：1195111016 指导教师：唐加能 2014年12月23 日 预 习 报 告 一、 实验目的 通过本节实验课程进一步熟悉使用ADS 软件，并学会使用ADS 软件进行交直流分析。 二、 实验仪器 电脑，ADS 仿真软件 三、 实验原理 （一）ADS 软件的直流，交流仿真功能 1.直流仿真 电路的直流仿真是所有射频有源电路分析的基础，在执行有源电路交流分析、S 参数仿真或谐波平衡仿真等其他仿真前，首先需要进行直流仿真，直流仿真主要用来分析电路的直流工作点。直流仿真元件面板主要包括直流仿真控制器、直流仿真设置控制器、参数扫描计划控制器、参数扫描控制器、节点设置和节点名控件、显示模板控件和仿真测量等式控件，这些面板上的原件经过设置以后既可以提供有源电路单点的直流分析，又可以提供有源电路参数扫描分析。 2.交流仿真 交流仿真能获得电路小信号时的多种参数，如电压增益、电流增益、跨导和噪声等。交流仿真执行时，首先对电路进行直流分析，并找到非线性原件的直流工作点，然后将非线性器件在静态工作点附近进行线性化处理，分析小信号在静态工作点附近的输入输出关系。 （二）交直流仿真面版与控制原件 1.直流仿真 图1中元件面板列出了直流仿真的所有仿真控件。 直流仿真控制器（DC ）：直流仿真控制器（DC ） 是控制直流仿真的最重要控件，使用直流仿真控制器可以设置仿 真的扫描参数和参数的扫描范围等相关参数。 直流仿真设置控制器（OPTIONS ）：直流仿真设置控制器主要用 射频电路实验报告12/13 学年第1学期 学院：信息与通信工程学院 专业：电子信息科学与技术 学生姓名：学号： 指导教师：李永红 日期: 2012 年10月28日 实验一滤波器设计 一、实验目的 (1) 掌握基本的低通和带通滤波器的设计方法。 (2) 学会使用微波软件对低通和高通滤波器进行设计和仿真，并分析结果。 二、预习内容 (1) 滤波器的相关原理。 (2) 滤波器的设计方法。 三、实验设备 Microwave Office软件 四、理论分析 滤波器的种类： (1) 按通带特性分为低通、高通、带通及带阻四种。 (2) 按频率响应分为巴特沃斯、切比雪夫及椭圆函数等。 (3) 按使用原件又可分为L-C性和传输线型。 五、软件仿真 设计一个衰减为3dB，截止频率为75MHz的[切比雪夫型1dB 纹波LC 低通滤波器（Zo=50ohm），并且要求该滤波器在100MHz至少有20dB 的衰减。 图1-1切比雪夫型1dB 纹波LC低通滤波器电路图 图1-2 模拟仿真结果 六、结果分析 经过仿真，得到了两种滤波器的频率特性的到了结果。红色的曲线为低通滤波器，蓝色的为带通滤波器，两种滤波器的特性可以鲜明地在图上看出差别。低通滤波器在低频区域，是通带，通带非常的平缓，纹波较低，但是截至段不是很陡。带通滤波器具有较好的陡峭特性，但是相对而言，通带比较窄而且纹波较大。 实验二放大器设计 一、实验目的 (1) 掌握射频放大器的基本原理与设计方法。 (2) 学会使用微波软件对射频放大器进行设计和仿真，并分析结果。 二、预习内容 (1) 放大器的基本原理。 (2) 放大器的设计方法。 三、实验设备 Microwave Office软件 四、理论分析 射频晶体管放大器常用器件为BJT、FET、MMIC。 放大器电路的设计主要是输入/输出匹配网络。输入匹配网络可按低噪声或高增益设计，输出匹配网络要考虑尽可能高的增益。 五、软件仿真 设计一900MHz放大器。其中电源为12VDC，输出入阻抗为50Ω。AT4151之S参表(V CE=8V，I C=25mA，Zo=50Ω，T A=25℃)如下列 ADS，MWO，Ansoft还是CST、HFSS 频微波类书 希望对大家有点帮助： 1.《射频电路设计--理论与应用》『美』Reinhold Ludwig 著电子工业出版社 个人书评：射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解. 随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办？我提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过（当然可问身边同事同学或GOOGLE一下），跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方，人的思维是不断升华的，知识的也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。 2. 《射频通信电路设计》『中』刘长军著科学技术出版社 个人书评：有拼凑之嫌（大量引用书1和《微波晶体管放大电路分析与设计》内容），但还是有可取之处，加上作者的理解，比看外文书（或者翻译本）看起来要通俗易懂，毕竟是中国人口韵。值得一看，书上有很多归纳性的经验. 3．《高频电路设计与制作》『日』市川欲一著科学技术出版社 个人书评：本人说实话比较喜欢日本人写书的风格和语言，及其通俗，配上图示，极其深奥的理论看起来明明朗朗，比那些从头到尾只会搬抄公式的某些教授强们多了，本书作者的实践之作，里面都是一些作者的设计作品和设计方法，推荐一看. 4. 《LC滤波器设计与制作》『日』森荣二著科学技术出版社 个人书评：语言及其通俗易懂，完全没有深奥的理论在里面，入门者看看不错，但是设计方法感觉有点落后，完全手工计算.也感觉内容的太细致，此书一般. 5. 《振荡电路设计与应用》『日』稻叶宝著科学技术出版社 个人书评：这边书还不错，除了学到振荡电路设计，还学到了很多模拟电路的基础应用，唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高（k级，几M,几十，几百M的振荡器），做有源电路的可以看一下,整体感觉还行. 6. 《锁相环电路设计与应用》『日』远坂俊昭著科学技术出版社 个人书评：对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书，图形图片很多，让人很直观明白，比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。好书，值得收藏！ 7. 《信号完整性分析》『美』Eric Bogatin 著电子工业出版社 个人书评：前几章用物理的方法看电子，感觉不好理解，写的感觉很拗口，翻译好像也有些不到位，但后面几章写的确实好，尤其是关于传输线的，对你理解信号的传输的实际过程，能建立一个很好的模型，推荐大家看一下，此书还是不错的.（看多了RF的，换换胃口）8. 《高速数字设计》『美』Howard Johnson著电子工业出版社 个人书评：刚刚卓越买回来，还没有动“她”呢，随便翻了下目录，做高速电路和PCB Layout 的工程师一看要看下，这本书也是经典书喔！ 9.《蓝牙技术原理开发与应用》『中』钱志鸿著北京航空航天大学出版社 个人书评：当时自己做蓝牙产品买的书，前2年仅有的几本，上面讲了一下蓝牙的基本理论（恰当的说翻译了蓝牙标准），软件，程序的东西占大部分内容. 10.《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》『中』郑军奇著电子工业出版社 个人书评：实战性和很强的一本书，本人做产品经常要送去信息产业部电子研究5所做EMC 测试，认证.产品认证是产品成功的临门一脚，把这脚球踢好，老板会很赏识你的，如果你也负责产品的EMC，这本书必读。作者写有很多实例，很有代表性，对你解决EMC问题，会有引导性（指导性）的的意义。 射频电路板设计技巧 成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。 近几年来，由于蓝芽设备、无线局域网络(WLAN)设备，和行动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。 射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被 形容为一种「黑色艺术」(black art) 。但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等，本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。 微过孔的种类 电路板上不同性质的电路必须分隔，但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接，这就需要用到微过孔(microvia)。通常微过孔直径为0.05mm至0.20mm，这些过孔一般分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型制程完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。 【连载】射频电路设计——原理与应用 相关搜索:射频电路, 原理, 连载, 应用, 设计 随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（RF）和微波（MW）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz 的下行通信链路。通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。 下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。 作者介绍 ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。 第1章射频电路概述 本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。 第1节频谱及其应用 第2节射频电路概述 第2章射频电路理论基础 本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等 第1节品质因数 第2节无源器件特性 第3章传输线ADS2009射频电路仿真实验实验报告
射频实验报告一
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2016年《射频电路设计》实验
彩灯控制器电路设计报告
射频电路PCB的设计技巧
RLC串联谐振电路(Multisim仿真实训)
射频电路设计公式
射频电路中的电源设计要点
收音机实验报告..
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