色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

PCB設(shè)計如何添加無線功能 淺談有源或無源GPS天線的目標(biāo)

PCB線路板打樣 ? 來源:上海韜放電子 ? 作者:上海韜放電子 ? 2021-02-03 10:33 ? 次閱讀

PCB設(shè)計總經(jīng)常遇到添加無線功能的需求,這里我們以GPS模塊來講解。

有源或無源GPS天線的目標(biāo)是什么?

“有源天線”具有內(nèi)置的低噪聲放大器(LNA),通常會通過同軸電纜(在機箱內(nèi)部或外部)連接到主印刷電路板(PCB),而無源天線設(shè)計沒有LNA通常安裝在天線元件上,通常直接安裝在PCB上。

“無源天線”設(shè)計更加復(fù)雜,如果未與PCB上的其他產(chǎn)生噪聲的組件正確隔離,則它們很容易受到噪聲耦合到天線接地層的影響。無源天線的設(shè)計也可能使測試變得復(fù)雜,因為需要設(shè)置和校準(zhǔn)RF室,再輻射天線和GPS模擬器,以獲得一致的測試結(jié)果。

你需要哪種類型的天線元件?貼片,線性,芯片還是其他?

通常,尺寸為15至25mm的貼片天線(至少側(cè)面為40mm)將在便攜式設(shè)備中提供較好性能,但這對于你的應(yīng)用而言可能太大。這可能會迫使你查看較小的天線拓撲,例如線性或芯片天線。

但是,在芯片和貼片天線之間進行選擇時要注意一件事。貼片天線將在其各個側(cè)面接收信號,因此在其尺寸方面將提供較好的信號性能。線性GPS天線(芯片或偶極子)通常僅沿其軸之一接收信號。這導(dǎo)致線性天線設(shè)計的靈敏度至少比貼片天線高一半(即–3 dB左右),并且大多數(shù)靈敏度可能約為貼片天線的25%(即–6 dB)左右。

一些較新的芯片和F折疊設(shè)計在這一領(lǐng)域顯示出一定的希望。但是,一般使用你選擇的GPS芯片組或模塊制造商提供的評估套件,使用各種天線拓撲來評估你的GPS靈敏度需求,以確定最適合你的設(shè)計要求的評估套件。

如果天線設(shè)計不是你的專長,請考慮使用有源芯片或貼片天線模塊。這些單元提供了經(jīng)過測試的天線模塊,同時允許設(shè)計人員通過U.FL型連接器實現(xiàn)簡單的GPS模擬器測試接口。

無論選擇哪種天線設(shè)計,都還需要評估天線與外殼的間距,以消除天線失諧的影響。制造商可以調(diào)整貼片天線,以解決貼片天線附近塑料外殼的失諧影響,但這可能會增加設(shè)計成本。另一種選擇是選擇帶寬更大的天線,這通常意味著天線更高。

因此,你最終決定設(shè)計一個GPS芯片組解決方案,并選擇了天線拓撲。下一步是什么?首先,了解GPS信號強度可能會有所幫助。在信號方面,GPS傳輸(在地面上)的大信號強度約為–160 dBW(或–130 dBm),在大多數(shù)接收器設(shè)計中,它將比接收器的RF本底噪聲低約20 dB。

頻譜分析儀和其他通用RF設(shè)備將不會檢測到此信號。實際上,GPS接收器RF前端永遠不會有可跟蹤,探測或捕獲的模擬信號。檢測GPS信號存在的唯一實用方法是通過GPS接收器本身的相關(guān)過程。結(jié)果,所有GPS測試和性能指標(biāo)都將包含來自GPS接收器的信號數(shù)據(jù),這是測試過程不可或缺的一部分。

開始設(shè)計

此時,你可能已經(jīng)從GPS芯片組供應(yīng)商那里獲得了參考設(shè)計,并且希望復(fù)制它的成功。在設(shè)計規(guī)則的思想工具箱中根深蒂固的第一個概念是:GPS信號低于本底噪聲!重復(fù)一遍又一遍。

對于GPS接收器而言,通過電磁兼容性(EMC)測試的“安靜”設(shè)計可能不會那么安靜。在這個水平上,世界充滿了數(shù)字噪聲,因此一開始較好的設(shè)計策略是“隔離”。它不能保證無噪音的設(shè)計,但是應(yīng)該為你提供一個良好的開端。

圖1詳細描述了簡化的GPS接收器原理圖和布局,包括RF輸入(包括有源天線供電),LNA,一組匹配組件,表面聲波(SAW)濾波器,隔直電容,溫度控制晶體振蕩器(TCXO)和GPS RF芯片本身,都在RF屏蔽罩的保護下(稍后會詳細介紹)。

PCB設(shè)計無線模塊

圖1

對于接地平面布局,你將需要將GPS接收器部分(或GPS射頻前端,如果是兩芯片解決方案)隔離到其自己的RF接地平面,該RF接地點在單個點連接到數(shù)字部分。這也是連接時鐘和數(shù)據(jù)線的首先選擇區(qū)域。然后,你將需要控制流入和流出GPS部分的電流

通常,插入時鐘和數(shù)據(jù)路徑中的串聯(lián)電阻可以控制電流。串聯(lián)電阻極大程度地減小了信號改變狀態(tài)時出現(xiàn)的瞬時電流尖峰。另一個設(shè)計規(guī)則是要記住,接地是信號路徑上傳遞的能量的返回路徑。接地路徑應(yīng)始終與信號路徑相等或更大。

另外,你將需要在單獨的走線上(而不是在電源平面上)跟蹤GPS部分的電源。該規(guī)則的原因是,當(dāng)電源層和接地層相互疊置時,它們將用PCB材料作為電介質(zhì)來制造平板電容器

電源平面上的任何噪聲都將直接耦合到接地平面,從而產(chǎn)生噪聲。你可能還需要考慮在數(shù)字設(shè)計部分的其余部分中使用這種方法,因為某些數(shù)字噪聲可能會通過單點接地連接到達GPS RF部分。

帶狀線,過孔和走線阻抗控制

在完成元件放置并定義并隔離了接地平面之后,你將需要運行數(shù)字,RF和接地回路走線。對于RF信號路徑,你需要將阻抗設(shè)置為50。這是否意味著你需要阻抗控制的PCB?不必要。

如果你的PCB制造商允許你設(shè)置平面間距(或定義逐個批次保證的層間距),則可以自己控制。給定基于FR4的PCB材料,必要的走線寬度可以顯示為層間距的函數(shù)。

PCB設(shè)計介電常數(shù)

這些阻抗是使用“典型”阻燃劑4(FR4)介電常數(shù)4.5來計算的。或者,你可以采用簡單的方法,并使用許多在線阻抗計算器之一來進行計算。

你仍將需要PCB介電常數(shù)值來計算走線寬度。由于FR4通常在4.3到4.7之間運行,因此在大多數(shù)情況下,數(shù)值4.5都可以使用,但是你應(yīng)該向PCB制造商進行驗證。1盎司銅的走線厚度通常約為35 μm,0.5盎司銅的走線厚度通常約為17 μm(對于內(nèi)層而言通常如此)。

在運行射頻走線時,你還需要考慮通孔對走線阻抗的影響。在GPS頻率下,每個通孔都充當(dāng)一個小的電感器,最終結(jié)果是每個通孔會給你的走線增加大約10Ω的阻抗。如果在RF路徑中使用兩個過孔(例如,一個向下通到一個內(nèi)層,然后一個向下通到一個元件焊盤),則會增加20Ω的阻抗失配。

為避免這種情況,請將所有RF跡線保留在PCB的頂層(圖1)。未直接連接到頂層接地回路的射頻接地將需要多個通孔。(請記住,并聯(lián)添加電感器時會降低電感。)可以通過單個過孔實現(xiàn)電源接地(例如,去耦電容),但去耦組件應(yīng)盡可能靠近具有直接連接的頂層走線的組件。

此時的另一個重要注意事項是,制作基于FR4的0.25波天線元件(在GPS頻率下)僅需要大約0.9英寸的走線長度,因此任何長接地線都需要通過每個過孔來“短路” 0.2英寸左右,以防止它們在GPS頻率下諧振。你還應(yīng)該嘗試將所有組件首尾相連,并盡可能避免走線。

關(guān)鍵零件

LNA是GPS接收器的第一級,需要低噪聲電源才能正常工作。保證低噪聲的最簡單方法是為RF提供自己的低壓降穩(wěn)壓器(LDO)。

最常見的LDO的噪聲抑制在50至70 dB附近,價格通常在30美分以下,因此非常值得。如果參考設(shè)計中還沒有噪聲,則還需要在LNA和RF電源之間添加一些噪聲隔離(電感和電容)。這樣可以保護LNA免受其余RF中VCO引起的(壓控振蕩器)噪聲的影響。

在大多數(shù)環(huán)境中,SAW濾波器也是必需的。遵循參考設(shè)計中的匹配組件準(zhǔn)則,或者從SAW篩選器提供商那里獲取匹配詳細信息。嘗試通過SAW濾波器的主體保持接地連接(即,不要在SAW下方斷開地面)。

TCXO是快速定位時間(TTFF)的要求,并且初始公差至少應(yīng)為2.5 ppm。對于GPS操作,這些振蕩器需要在1 Hz時域內(nèi)超穩(wěn)定-每秒1 ppb!

由于其短期穩(wěn)定性會受到快速熱變化的影響,因此應(yīng)保護TCXO免受快速變化的熱瞬態(tài)的影響。(在這里可以使用屏蔽罩;請參閱下文。)要滿足這些要求,你需要與合格的GPS TCXO提供商合作。通用TCXO在這里不起作用。市場上有各種供應(yīng)商,包括Rakon,Kyocera和ECS。

如上所述,屏蔽可能是使TCXO與瞬態(tài)熱條件隔離所必需的。發(fā)熱組件(例如穩(wěn)壓器和功率晶體管)應(yīng)放置在屏蔽罩的外部。諸如開關(guān)調(diào)節(jié)器,高速振蕩器(GPS TCXO本身除外)和快速開關(guān)電路之類的產(chǎn)生噪聲的組件也應(yīng)放置在屏蔽罩之外,并且通常應(yīng)遠離RF部分。

在VHF和UHF RF屏蔽中,將屏蔽罩的所有點都連接到PCB的接地層是很常見的。這在GPS頻率上可能是一個錯誤,因為GPS信號的露天波長比UHF短得多。根據(jù)屏蔽罩的尺寸,如果有電流流過該屏蔽罩,則屏蔽罩將能夠在GPS頻率附近產(chǎn)生諧振,從而導(dǎo)致GPS RF受到干擾或失諧。

避免這種情況的簡單方法是創(chuàng)建一個與屏蔽罩連接的屏蔽“環(huán)”,然后在單個點通過一個電感器將該環(huán)連接至RF接地。電感器過濾掉任何由EMI引起的(電磁干擾)電流,而單點連接則防止電流流過屏蔽罩(以及由此產(chǎn)生的任何諧振)。

噪聲控制(系統(tǒng)中的其他位置)

如果你在電路板上的其他地方碰巧有嘈雜的組件,那么設(shè)計干凈的GPS部分是不夠的。你還需要查看其他組件正在使用的邊沿速率,時鐘和頻率。某些頻率僅適用于板載GPS接收器。

常見的干擾頻率包括4 MHz(通常是IF干擾源)和19.2 MHz。(倍數(shù)直接落在1575.42 MHz上。)如果主微型振蕩器在19.2 MHz的振蕩器上運行,請查看是否可以更改為24、25或26 MHz,這通常不會產(chǎn)生干擾。如果它是合適的頻率,也可以在GPS時鐘之外運行主麥克風(fēng)。

最后,你需要尋找電阻帽傳輸線終端,該終端將一個低歐姆電阻(《100Ω)與一個帽串聯(lián)到地,以控制阻抗并減少瞬變(圖3a)。

PCB設(shè)計RC端接法

圖3

這種方法的問題在于,開關(guān)能量通過電容器直接傾倒到接地層中。這些電流尖峰會在接地層上產(chǎn)生噪聲,并會產(chǎn)生干擾諧波。

更好的方法是計算所討論網(wǎng)絡(luò)上輸入的電容,然后串聯(lián)插入一個電阻器以設(shè)置邊沿速率(圖3b)。

要計算邊緣速率,可以使用RC充電曲線。但是為了簡化起見,我將給出一個10%/ 90%切換點的近似方程式:

R = 3t / C

例如,假設(shè)我們需要一個10%/ 90%的開關(guān)點,且時鐘線在10 MHz(周期為100 ns)下的上升/下降時間為10 ns,IC輸入負載電容為10 pF。替換值,我們有:

R = 3t / C

要么:R = 3x10 –8 / 1x10 –11 或:3kΩ

如果你習(xí)慣于標(biāo)準(zhǔn)的RC端接方法,則電阻可能看起來過高,但請嘗試一下。結(jié)果,你將獲得更安靜的板!因此,總而言之,請遵循并查看這些設(shè)計規(guī)則,你將在下一個項目中實現(xiàn)GPS設(shè)計方面有一個良好的開端。
編輯:hfy

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • gps
    gps
    +關(guān)注

    關(guān)注

    22

    文章

    2894

    瀏覽量

    166185
  • RF
    RF
    +關(guān)注

    關(guān)注

    65

    文章

    3051

    瀏覽量

    166970
  • 電磁兼容性
    +關(guān)注

    關(guān)注

    6

    文章

    425

    瀏覽量

    33702
  • GPS接收器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    12

    瀏覽量

    8804
  • 低壓降穩(wěn)壓器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    1

    文章

    102

    瀏覽量

    8743
收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦

    頂堅北斗有源終端的有源定位和定位的區(qū)別?

    定位方式不僅存在技術(shù)上的區(qū)別,還各自擁有不同的應(yīng)用場景。頂堅北斗有源終端有源定位與定位的區(qū)別有源定位
    的頭像 發(fā)表于 10-14 11:53 ?350次閱讀
    頂堅北斗<b class='flag-5'>有源</b>終端的<b class='flag-5'>有源</b>定位和<b class='flag-5'>無</b><b class='flag-5'>源</b>定位的區(qū)別?

    有源晶振和晶振如何辨別

    有源晶振和晶振是兩種常見的晶振類型,它們在電子設(shè)備中發(fā)揮著重要的作用。 一、有源晶振和
    的頭像 發(fā)表于 08-28 10:03 ?761次閱讀

    合路器是器件嗎為什么

    的信號合并成單一信號輸出。在無線通信系統(tǒng)中,合路器通常用于將多個發(fā)射信號接收信號合并到一個天線饋線中,以實現(xiàn)信號的高效傳輸和接收。 1.2
    的頭像 發(fā)表于 08-13 14:52 ?826次閱讀

    有源蜂鳴器與蜂鳴器的發(fā)聲原理是什么

    、電腦、家用電器等。蜂鳴器的工作原理是利用電磁感應(yīng)壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動,從而發(fā)出聲音。根據(jù)其工作原理和結(jié)構(gòu)特點,蜂鳴器可以分為有源蜂鳴器和蜂鳴器兩種類型。 二、
    的頭像 發(fā)表于 08-09 10:04 ?1201次閱讀

    繼電器有源區(qū)別在哪

    繼電器是一種用于控制電路的開關(guān)設(shè)備,它通過接收輸入信號來控制輸出電路的通斷。繼電器按照其工作原理可以分為有源繼電器和繼電器兩種類型。本文將詳細介紹有源繼電器和
    的頭像 發(fā)表于 06-28 11:13 ?1634次閱讀

    繼電器和有源繼電器的區(qū)別

    繼電器 繼電器是一種不需要外部電源驅(qū)動的繼電器,它依靠線圈中的電流產(chǎn)生磁場來驅(qū)動觸點的閉合斷開。
    的頭像 發(fā)表于 06-28 10:41 ?1986次閱讀

    晶振中的有源到底有什么不同?

    晶振是一種電子元件,它在電子設(shè)備中提供精確和穩(wěn)定的時鐘信號。晶振根據(jù)其工作原理的不同,可以分為有源晶振和晶振。 有源晶振( Oscillator)是一種帶有放大器的晶振,它可以提
    發(fā)表于 06-06 11:00

    晶振和有源晶振的原理?

    嗎? 到有源晶振,有源晶振有四個引腳,電源正負,輸出引腳,空引腳,有源晶振的電路應(yīng)該怎么設(shè)計,就是簡單接上電源就可以嗎? 晶振和
    發(fā)表于 05-09 09:56

    有源晶振和晶振的區(qū)別

    有源晶振和晶振的區(qū)別,有什么方法能快速辨別兩者之間的不同;下面揚興科技簡單地介紹有源晶振和
    的頭像 發(fā)表于 04-15 15:07 ?1491次閱讀
    <b class='flag-5'>有源</b>晶振和<b class='flag-5'>無</b><b class='flag-5'>源</b>晶振的區(qū)別

    多層pcb設(shè)計如何過孔的原理

    一站式PCBA智造廠家今天為大家講講如何實現(xiàn)多層PCB的過孔?多層pcb設(shè)計過孔的方法。在現(xiàn)代電子行業(yè)中,多層PCB設(shè)計已經(jīng)成為常見且重要的技術(shù)。多層PCB不僅可以提供更高的電路密度,
    的頭像 發(fā)表于 04-15 11:14 ?942次閱讀

    有源晶振跟晶振(有源晶體和晶體怎么區(qū)分)

    本文目錄晶體管和晶振什么區(qū)別有源晶振引腳怎么定義的有源晶振有分極性嗎什么是有源晶振,有何作用51單片機的晶振是有源還是
    的頭像 發(fā)表于 03-12 14:23 ?641次閱讀
    <b class='flag-5'>有源</b>晶振跟<b class='flag-5'>無</b><b class='flag-5'>源</b>晶振(<b class='flag-5'>有源</b>晶體和<b class='flag-5'>無</b><b class='flag-5'>源</b>晶體怎么區(qū)分)

    無線測溫技術(shù)

    第十四屆全國人大二次會議的政府工作報告強調(diào)了降低生產(chǎn)能耗的重要性,在這背景下,電力行業(yè)可選擇無線測溫技術(shù)來代替有源無線測溫技術(shù),以達到降
    的頭像 發(fā)表于 03-08 09:18 ?461次閱讀

    有源晶振和晶振的區(qū)別是什么

    晶振有源晶振和晶振兩種類型,晶振(Crystal)是一個晶體通過串并上寄生電容電感參數(shù)后形成的一個
    的頭像 發(fā)表于 02-16 15:46 ?4061次閱讀
    <b class='flag-5'>有源</b>晶振和<b class='flag-5'>無</b><b class='flag-5'>源</b>晶振的區(qū)別是什么

    示波器有源探頭和探頭的使用區(qū)別

    是一種內(nèi)部集成放大器和功能電路的探頭,它可以通過放大輸入信號來提高測量精度和增加測量范圍。相比之下,探頭不包含放大器等電子元件,它通常只是一個簡單的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu),通過減少對被測電路的影響來傳遞信號。
    的頭像 發(fā)表于 01-08 14:55 ?1179次閱讀

    模擬電路中的有源器件

    模擬電路中的有源器件 模擬電路是電子電路的一大類別,用于處理和操作連續(xù)時間變化的信號,例如聲音視頻信號。在模擬電路中,有源器件和
    的頭像 發(fā)表于 12-29 14:01 ?1086次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 99久久精品国产自免费| 人妻兽虐曲| 久久伊人免费| 美女脱衣服搞鸡| 年轻的朋友4在线看中文字幕| 免费毛片网站在线观看| 殴美黄色网| 午夜影视不充值观看| 亚洲精品国产精品麻豆99| 一个色夫导航| 99久久99久久免费精品蜜桃| 绑着男军人的扒开内裤| 国产精品97久久AV麻豆| 国产在线公开视频| 理论片午午伦夜理片2021| 欧美性xxx极品| 无套内射CHINESEHD| 一个人的免费高清影院| 大陆女人内谢69XXXORG| 精品亚洲麻豆1区2区3区| 欧美一区二区激情视频| 亚洲欧美日韩高清专区| china18一19 第一次| 国产亚洲精品久久孕妇呦呦你懂 | 亚洲视频成人| 爱穿丝袜的麻麻3d漫画acg| 久艾草在线精品视频在线观看| 欧美freesex黑人又粗又| 亚洲精品久久久久AV无码| SM双性精跪趴灌憋尿调教H| 和尚轮流澡到高潮H| 日韩精品在线观看免费| 88蜜桃人妻无码精品系列| 黑丝袜论坛| 日韩人妻精品久久日| 97人人添人人澡人人澡人人澡| 娇小8一12xxxx第一次| 午夜看片a福利在线观看| 宝贝你骚死哥了好爽| 蜜桃成人在线| 在线观看免费视频a|