几个RF设计问答

yantaisgj

RF设计问答精萃
电子工程专辑网站论坛自改版后，吸引了大批具有多年设计经验的工程师参与，在此，我们选出一些来自论坛的精彩问答，以使更多工程师受惠。更多精彩问答，请见forum.eetchina.com。
关于CC1100通讯的问题
问：最近设计一个通讯系统，使用飞利浦89LV51RD2控制Chipcon的CC1100射频芯片进行数据传输。在接收端，接收到的最后三个字节发生错误。如当发射的有效数据为80个字节时，只能正确收到77个字节；当发射的有效数据为5个字节时，可正确收到2个字节。而且每一次收到的错误字节的具体数据值都相同，而不是随机出现的。原因何在？通讯设置如下：采用2FSK通讯，数据速率为1.2Kbps，调制深度为50KHZ，接收滤波宽度为500KHZ，中心频率为868MHZ，使用可变数据包长度的传送方式。
答：你是采用变帧长发送吗？发送时最好将数据全部写入FIFO，再发送。我遇到过前面固定长度的数据正确，后面全错误的问题，采用上面措施即可。
关于红外传输问题
问：做一红外感应器(简单通断，没有编码)，选用HS0038一体化红外接收头。由于电路中已经使用了六反相器CC4069的四个非门，为了节约把余下的二个非门接成38KHZ的信号发生器，经过一只8050推动红外发光管。可是接收电路一点反应也没有。不知道为什么？
答：你只发射了载波，没有发送调制信号，所以接收不到有用的信号，只有载波。
关于射频前端电压保护问题
问：ZL10039的基准设计通过一个电容直接接到LNB，LNB的H/V电压变化和雷击等都会影响ZL10039的RF输入的可靠性，是否需要增加保护电路，防止ZL10039的RF输入内部高放损坏？
答：设计的时候，RF输入端已经考虑了这个问题，使用外围电路没必要增加成本。输入那个75欧电阻，一定不可以假焊，否则会引起太高的脉冲电压击穿内部电路，建议用两个150欧并联代替75欧电阻。
关于高频布线问题
问：近来打样的几片产品样板，发现最高频率只能600MHZ，且无法提升，而这是无法满足产品要求的，请教各位关于PCB板材方面的知识。
答：对于一般频率在1GHz以下的RF电路，如果对损耗、介电常数稳定性没有严格要求，比如一般的小信号放大、变频等，FR4应该是足够了。你的问题频率不能超过600MHz是什么意思？你是在设计振荡器吗？是电路设计、PCB布线、接地不良问题、电子元器件问题还是真正板材的问题？板材的问题，如阻抗和损耗，可以用TDR的反射测量和传输测量功能，测一下看是否因为板材的问题导致实际阻抗与计算阻抗相差太大，损耗是否在允许范围。
关于RF电路电磁兼容问题
问：有RF应用电路，在RF部分不工作的时候CPU及其它相关外设工作正常；可是当RF启动工作时候，CPU与RF无关的端口也受到了类似于尖脉冲的干扰。请问是什么原因造成的？怎样克服？
答：可能是你的RF部分没有很好的与CPU部分隔离，请检查你的PCB版图。
关于射频电路地线布局问题
问：做了一个无线数传模块，结构如下：RF射频芯片、MSP430(TI)、DB25并口、串口RS232，并口用来在线对RF芯片进行编程的，而串口用来传输数据。RF和MSP430都有模拟与数字电源与地，RF与430的接口是数字信号，RF外围高频电路挺多，为模拟信号，且用到430的模数转换模块。电源分为并口模块电源和其他(除并口外的所有)电源，请问如何布局，我现在打算采用四层电路板，试问是否有必要进行地的分离，如何分离？如何安排地线？
答：一共有两个地，总数字地，总模拟地，在输入端隔离。总数字地分支为三个：IC数字、接口数字、射频数字；总模拟地分为：射频模拟地、IC模拟地、大电流模拟地。所有地在地层做分割。所有地间都要求用电感和电容隔离，要求网表名不一样。器件按照数字、模拟、射频、大电流分成模块放置。电源耦合电容要尽量靠进回流地。
关于DVB-T调谐器灵敏度的问题
问：最近在做ST5118平台DVB-T STB的感度调试。其中474MHz的感度特别的差只有28-30dBuV，其它频点基本都在21-22dBuV范围内。同样的高频头模块在其它机种上应用很成熟了，没有什么不良。请问针对DVB-T STB某一频点的差异可能是那个方面的问题造成的。之前对模块电源做过交叉验证，电源造成的不亮可以排除。听其他工程师建议，可能是SDROM对调谐器有影响。不过那也应该是全频段的干扰呀，不仅是某一频点的特殊状况。FSQ测试条件(64QAM、8M、8K、3/4、1/32)。
答：灵敏度与调谐器及解调器有最大关系，而调谐器如是正厂产品的话一般很少有问题，不过你的问题出在474MHz，你的调谐器的全频的吗？因为如果只是U段的话，由于474MHz在带宽边上，出现灵敏度低点是常有的事。
关于阻抗匹配问题
问：我设计的一款射频电路中，要把接收天线匹配到接收芯片上。芯片的输入阻抗约62.1-j282.3，接收天线的的阻抗约26.3+j96.8，这两个阻抗决定了匹配电路的Q值不会小于4.55，因此我在观察驻波比的时候，发现驻波比小于1.5的带宽只有4MHZ，有什么办法能增大这个带宽吗？我用的是Pi型匹配，新加的各个节点Q值均没有超过3。
答：你用的天线要改进，比如1/4波长振子天线可考虑加粗振子直径，修正长度或许能加大带宽。另外用示波器看灵敏度就是天线入口替接待工作50欧的高频电缆，由高频信号发生器输出内调1KHz的方波，在接收芯片的解调数据口用示波器看波形，当从高往低调节RF输出电平时示波器的良好波形开始变差时那刻的RF输出电平就可作为灵敏度的读数，或用误码率仪器也行。
关于收音机天线阻抗匹配问题
问：请教，FM的SG输出阻抗为50Ω，但我的接收机天线写着75Ω，这能行吗？还是有什么EMF之类能转换？
答：SG的输出阻抗一般为标准50欧，而接收机天线一般为75欧(北美部分收音机FM也有规定为93欧或99欧的)。做性能测试时一定需要加匹配器，AM和FM波段的匹配器是不同的。FM波段需加一个50欧至75欧的匹配器。假定E为高频信号发生器SG的开路电压，单位用dBuV表示。U为输入到机器的参考高频电平，单位也用dBuV表示。则U=E-12dBuV。
一般情况，会有一个测试方法和标准，比如规定了是在那里读的数，是直接从SG上读的E，还是读的经过变换后的U。不同的汽车厂家如大众福特通用的标准都是不一样的。另外，SG上会有好几档：EMF、dBuV和dBm。EMF就是指SG的开路电压(电动势)，dBuV档指加匹配负载时的电压，EMF比dBuV档在发生器的读数上要多6dB。
关于GPS模块接收灵敏度问题
问：在“PMP+GPS”式手持、车载两用终端产品中，有一个内置GPS天线。但这样的天线与GPS终端产品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易产生电磁干扰，致使GPS天线的收星能力下降很多，几乎没办法正常定位。请问如何解决？
答：各功能模块在PCB上的分布很重要，在PCB Layer之前要根据电流大小和各部分晶体频率来合理规划，然后各部分接地非常重要，此为解决共电源和地的干扰。根据实测，主要振荡源之间的空间距离对辐射影响很大，稍远离对干扰有明显降低，如空间不允许，有必要对其做局部屏蔽，但前提是在PCB同一块接地区内，然后对电源的出入口去耦，磁珠电容是不错的选择，蓝牙及GPS可印板电感。电源DC/DC的转换频率选择也很重要，不要让倍频(多次谐波)与其它电路的频率(特别是接收)重合，有些DC/DC频率是固定的，加简单的滤波电路就可以。同频抑制是引起GPS接受和遥控接受灵敏度下降的主要原因。还有，接受电路的本振幅度要调的尽量小，否则会成为一个持续的干扰源。我们将蓝牙、GPS接收，另一个2.4GHz收发器，433M遥控接收均继承在一个盒子内，效果还不错，GPS接收灵敏度很高。
整理：马一丁

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