高集成射频模块巴伦详解
WiFi射频电路设计
WiFi产品的电路设计I. 前言这是一篇针对性很强的技术文章。
在这篇文章中，我只是分析研究了Wi-Fi产品的一般射频电路设计，而且主要分析的是Atheros 和Ralink的解决方案，对于其他厂商的解决方案并没有进行研究。
这是一篇针对性很不强的技术文章。
在这篇文章中，我研究，讨论了Wi-Fi产品中的射频电路设计，包括各个组成部分，如无线收发器，功率放大器，低噪声放大器，如果把这里的某一部分深入展开讨论，都可以写成一本很厚的书。
这篇文章具有一般性。
虽然说这篇文章主要分析了Atheros和Ralink的方案，但是这两家厂商的解决方案很具有代表性，而且具有很高的市场占有率，因此，大部分Wi-Fi 产品也必然是具有一致或者类似的架构。
经常浏览相关网站的人一定知道，在中国市场热卖的无线路由器，无线AP很多都是这两家的解决方案。
这篇文章具有一定的实用性。
这篇文章的编写是基于我们公司的二十余种参考设计电路，充分吸收了参考设计的精华，并提取其一般性，同时，本文也重在分析实际的电路结构和选择器件时应该注意的问题，并没有进行深入的理论研究，所以，本文具有一定的实用性。
这篇文章是我在自己的业余时间编写的（也可以说我用这种方式消磨时间），如果这篇文章能够为大家的工作带来一点帮助，那将是我最高兴的事。
由于时间有限，编写者水平更加有限，错误之处在所难免，欢迎大家批评指正。
第1章. 射频设计框图做技术的，讲解某个设计的原理时，都会从讲解框图开始，本人也不例外，先给大家展示一下Wi-Fi产品的一般射频设计框图。
图1-1 Wi-Fi产品的一般射频设计框图如图1-1所示，一般Wi-Fi产品的射频部分由五大部分组成（这是我个人的见解，不同的工程师可能会有不同的想法），蓝色的虚线框内统一看成是功率放大器部分。
无线收发器（Radio Transceiver）一般是一个设计的核心器件之一，除了与射频电路的关系比较密切以外，一般还会与CPU有关，在这里，我们只关注其与射频电路相关的一些内容。
手机射频技术和手机射频模块基础解读
手机射频技术和手机射频模块基础解读手机在向双模/多模发展的同时集成了越来越多的RF技术。
手机射频模块有哪些基本构成?它们又将如何集成?RF收发器，功率放大器，天线开关模块，前端模块，双工器，SAW滤波器……跟着本文，来一一认识手机射频技术和射频模块的关键元件们吧!进入移动互联网时代，手机集成了越来越多的RF技术，比如支持LTE、TD-SCDMA、WCMDA、CDMA2000、HSDPA、EDGE、GPRS、GSM中多个标准的双模/多模手机，可实现VoIP、导航、自动支付、电视接收的Wi-Fi、GPS、RFID、NFC手机。
采用多种RF技术使手机的设计变得越来越复杂。
手机射频技术和手机射频模块基本构成3G手机射频部分由射频接收和射频发送两部分组成，其主要电路包括天线、无线开关、接收滤波、频率合成器、高频放大、接收本振、混频、中频、发射本振、功放控制、功放等。
总体来说，基本的手机射频部分中的关键元件主要包括RF收发器(Transceiver)，功率放大器(PA)，天线开关模块(ASM)，前端模块(FEM)，双工器，RF SAW滤波器及合成器等，如图所示。
下面将着重从三个基本部分开始介绍：图手机射频模块基本构成图手机射频模块功率放大器(PA)功率放大器(PA)用于将收发器输出的射频信号放大。
功率放大器领域是一个有门槛的独立的领域，也是手机里无法集成化的元件，同时这也是手机中最重要的元件，手机性能、占位面积、通话质量、手机强度、电池续航能力都由功率放大器决定。
功率放大器领域主要厂家是RFMD、Skyworks、TriQuint、Renesas、NXP、Avago、ANADIGICS。
现在，原本是PA企业合作伙伴的高通，也直接加入到PA市场中，将在2013年下半年推出以CMOS制程生产的PA，支持LTE-FDD、LTE-TDD、WCDMA、EV-DO、CDMA 1x、TD-SCDMA与GSM/EDGE七种模式，频谱将涵盖全球使用中的逾40个频段，以多频多模优势宣布进军PA产业。
基于ESP8266的机房远程开关机实现研究
第23期2021年12月No.23
December，2021
0 引言随着计算机技术的日异月新，各高校的机房配置的计算机功能越来越丰富，计算机的网卡都支持远程唤醒（Wake On LAN）功能。为了方便教学各机房安装了类似“极域2015”控制端软件，实现了远程开关机和网络教学功能，极大地提升了教学质量和教学效果。但因各种原因，机房在使用结束后，或多或少总有部分机器未关机。这些未正常关机的计算机不仅持续地浪费电力资源，存在着安全隐患；这些未关闭的计算机也给机房管理带来了不少麻烦，直接断电关机，会造成计算机的软硬件损坏，影响正常的使用；如果逐一正常关机，大大增加了机房管理人员的工作量。如果能利用计算机的远程唤醒功能，开发一套无需在计算机上安装控制端的系统，用于应对机房的日常管理，将大大减轻机房管理员的工作量。设计思路如下：获取要控制的计算机网卡MAC地址，通过ESP8266开发板的自带的WiFi联网功能接入局域网，由ESP8266利用网卡的远程唤醒功能，向被控计算机发送开关机指令实现远程开关机指令，实现机房快速开关机功能，有效减轻机房管理的工作量，同时也有效延长了计算机软硬件的使用寿命，减少了不必要的浪费[1]。1 Wake On LAN远程唤醒的原理当联网的计算机关闭启远程唤醒功能时，计算机关机后网卡也处于关闭状态，是无法检测、接收网络上的信息的。如果将计算机的远程唤醒功能开启，计算机网卡在计算机关机后处于低功耗状态，可以检测、接收网络上的信息，并对接收到的信息进行处理，这就为远程唤醒计算机的实现提供了硬件基础。当计算机处于关机状态时，计算机的IP地址和计算机名称都无法识别计算机身份，唯一能够作为识别计算机身份只有网卡的物理地址（MAC）[2]。用户获取被唤醒计算机的物理地址（MAC）后，就可以利用广播包的方式在网络上传输唤醒数据包，唤醒数据包中包含被唤醒计算机的网卡信息、物理地址信息等数据资料。当处于关机状、睡眠状态的计算机网卡接收到唤醒数据包后，网卡控制芯片通过检测数据包中的MAC地址，如果发现并确认数据是发给自己的，则通过专用的电路出发开机信号，计算机加电启动[3]。Magic Packet是AMD公司开发的网络唤醒技术，根据Magic Packet标准，Magic Packet数据包包含两部内容，共计102字节，格式为：6*0xFF+16*MAC地址。其中6个“FF”表示这是一个特殊的唤醒数据包，后面紧跟重复16次的被唤醒计算机的MAC地址。2 ESP8266WiFi模块简介乐鑫科技是一家全球化的无晶圆厂半导体公司，多年来深耕AIoT领域软硬件产品的研发与设计。ESP8266模块提供了一套高度集成的WiFi SoC解决方案，专注于研发高集成、低功耗、性能卓越、安全稳定、高性价比的WiFi和蓝牙MCU。既能独立应用，也可以作为从机搭载其他主机MCU
巴伦是平衡不平衡转换器
BA7IA老师是这样解答的：巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译，原理是按天线理论，偶极天线属平衡型天线，而同轴电缆属不平衡传输现，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过（按同轴电缆传输原理，高频电流应在电缆内部流动，外皮是屏蔽层，是没有电流的），这样一来，就会影响天线的辐射（可以想象成电缆的屏蔽层也参与了电波的辐射）。
因此，就要在天线和电缆之间加入平衡不平衡转换器，把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉，也就是说把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断。
要达到这样的目的有很多种办法，一种是高频开路法，在电缆屏蔽层外皮四分之一波长处接一个四分之一波长的套筒（等于效四分之一波长的开路线），因四分之一波长开路线对该频率视为开路，达到截断高频电流的作用，这种办法，工作带宽窄，频率低时四分之一波长套筒就显得很长，适合大功率高频率使用。
另一种是抵消法，想办法使流入的电流大小相等方向相反而互相抵消，应用较多的用磁环三线绕的平衡不平衡转换器就属这种，这种频带较宽，使用但大功率时受磁环磁饱和的限制，适合低频率小功率使用。
再一种是变压器法，通过高频变压器实现平衡不平衡转换，原理就像推挽输出变压器一样，把双向平衡电流变换成但向不平衡电流。
变压器可采用磁心或空心绕成，适用大功率使用。
还有一种是抑制法，振子经过一高频扼流圈接电缆屏蔽层外皮，阻止高频电流流向电缆屏蔽层外皮，此法比较简单，就是把电缆绕十圈左右，绕在磁环上更好，空心也没关系，一般是频率低绕多几圈，频率高小绕几圈。
但抑制效果没有前述几种好，因此前面几种多用于专业应用，这种业余应用较多。
要记住的是我们只是截断屏蔽层外皮的高频电流，并不是截断流向屏蔽层的所有高频电流（要这样的话把振子和电缆皮断开就得了），高频电流是在屏蔽层的里面流的。
形象一点可以把电缆想象成水管，本来应该是水都在水管里流，如不加巴伦，水不单在水管里流，而且有一部分还流到管子的外皮。
巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏，迫使水都在水管里流，难言之隐，一用了之！倒V天线的制作，一是要求架设得尽量高，二是架设的地方要尽量开阔，三是尽量远离干扰源架设。
射频电路设计理论及应用题集
射频电路设计理论及应用题集一、选择题1. 以下关于射频信号特点的描述，错误的是（）A. 射频信号具有较高的频率，通常在几百kHz到几十GHz范围内B. 射频信号在传输过程中容易受到衰减和干扰C. 射频信号的波长较长，因此其传播特性与低频信号相似D. 射频信号的能量在空间中以电磁波的形式传播答案：C2. 在射频电路中，常用的单位dBm表示（）A. 功率的绝对值B. 功率的相对值，相对于1mW的功率C. 电压的绝对值D. 电压的相对值，相对于1mV的电压答案：B3. 射频传输线的特性阻抗主要取决于（）A. 传输线的长度B. 传输线的材料C. 传输线的几何形状和填充介质D. 传输线上传输的信号频率答案：C4. 以下哪种射频滤波器在通带内具有最平坦的频率响应？（）A. 巴特沃斯滤波器B. 切比雪夫滤波器C. 椭圆滤波器D. 贝塞尔滤波器答案：A5. 射频放大器的增益通常用以下哪种方式表示？（）A. 电压增益B. 电流增益C. 功率增益D. 以上都是答案：D6. 射频电路中的噪声主要来源不包括（）A. 电阻热噪声B. 晶体管散粒噪声C. 电源噪声D. 光噪声答案：D7. 对于射频混频器，以下描述正确的是（）A. 实现信号的频率上变频和下变频B. 只用于将高频信号转换为低频信号C. 输入和输出信号的频率相同D. 不会引入额外的噪声答案：A8. 以下哪种射频振荡器具有较好的频率稳定性？（）A. 考毕兹振荡器B. 克拉泼振荡器C. 晶体振荡器D. 哈特莱振荡器答案：C9. 射频系统中的阻抗匹配的目的是（）A. 最大化信号传输功率B. 减小信号反射C. 提高系统效率D. 以上都是答案：D10. 在射频电路设计中，史密斯圆图主要用于（）A. 计算电路的增益B. 分析电路的噪声性能C. 进行阻抗匹配D. 设计滤波器答案：C11. 以下哪种射频天线具有较宽的带宽？（）A. 偶极子天线B. 微带天线C. 喇叭天线D. 对数周期天线答案：D12. 射频信号的波长与频率的关系是（）A. 波长等于频率除以光速B. 波长等于光速乘以频率C. 波长等于光速除以频率D. 波长与频率无关答案：C13. 射频收发机中的低噪声放大器通常位于（）A. 接收链路的前端B. 接收链路的后端C. 发射链路的前端D. 发射链路的后端答案：A14. 以下哪种因素会导致射频信号的衰减？（）A. 自由空间传播损耗B. 障碍物阻挡C. 大气吸收D. 以上都是答案：D15. 射频功率放大器的效率主要取决于（）A. 工作电压B. 工作电流C. 工作频率D. 输出功率和输入功率的比值答案：D16. 对于射频开关，以下性能指标最重要的是（）A. 插入损耗B. 隔离度C. 开关速度D. 以上都是答案：D17. 以下哪种射频调制方式具有较高的频谱效率？（）A. 幅度调制（AM）B. 频率调制（FM）C. 相位调制（PM）D. 正交幅度调制（QAM）答案：D18. 射频电路中的寄生电容和电感主要来源于（）A. 元器件的物理结构B. 电路布线C. 电路板的材料D. 以上都是答案：D19. 以下关于射频集成电路（RFIC）的优点，错误的是（）A. 尺寸小B. 成本低C. 性能高D. 设计难度小答案：D20. 射频系统中的S参数，S21表示（）A. 输入端口的反射系数B. 输出端口的反射系数C. 正向传输系数D. 反向传输系数答案：C21. 以下关于射频功率分配器的描述，错误的是（）A. 用于将输入功率等分为多个输出端口的功率B. 常见的有威尔金森功率分配器和定向耦合器型功率分配器C. 其性能主要取决于插入损耗和隔离度D. 不会对输入信号的频率和相位产生影响答案：D22. 在射频低通滤波器的设计中，以下哪种结构常用于实现陡峭的截止特性？（）A. 集总参数元件构成的滤波器B. 微带线结构的滤波器C. 声表面波滤波器D. 腔体滤波器答案：D23. 射频压控振荡器（VCO）的输出频率通常由以下哪个因素控制？（）A. 输入电压的幅度B. 输入电压的频率C. 输入电压的相位D. 输入电压的直流偏置答案：A24. 对于射频混频器，以下哪种非线性特性是其实现频率变换的关键？（）A. 乘法特性B. 平方律特性C. 指数特性D. 对数特性答案：A25. 以下哪种射频放大器具有较高的输出功率和效率，但线性度较差？（）A. A 类放大器B. B 类放大器C. C 类放大器D. D 类放大器答案：C26. 射频环形器的主要作用是（）A. 实现信号的单向传输，提高系统的隔离度B. 对输入信号进行滤波和放大C. 改变输入信号的频率和相位D. 分配输入信号的功率到多个输出端口答案：A27. 以下关于射频衰减器的描述，正确的是（）A. 用于增大输入信号的功率B. 可以通过改变电阻值来调节衰减量C. 对输入信号的频率和相位没有影响D. 以上都是答案：C28. 射频带通滤波器的中心频率和带宽主要由以下哪些元件决定？（）A. 电感和电容B. 电阻和电容C. 电感和电阻D. 晶体管和电容答案：A29. 射频锁相环（PLL）中，相位比较器的作用是（）A. 比较输入信号和反馈信号的相位差，并产生误差电压B. 放大输入信号的功率C. 对输入信号进行滤波D. 产生稳定的参考频率答案：A30. 以下哪种射频组件常用于实现阻抗匹配和功率分配的功能？（）A. 巴伦（Balun）B. 功分器（Power Divider）C. 耦合器（Coupler）D. 以上都是答案：D31. 射频开关二极管在导通状态下，其电阻值通常为（）A. 几欧姆到几十欧姆B. 几百欧姆到几千欧姆C. 几兆欧姆到几十兆欧姆D. 无穷大答案：A32. 对于射频滤波器的品质因数（Q 值），以下描述正确的是（）A. Q 值越高，滤波器的选择性越好，但带宽越窄B. Q 值越低，滤波器的选择性越好，但带宽越窄C. Q 值与滤波器的选择性和带宽无关D. Q 值只影响滤波器的插入损耗答案：A33. 以下哪种射频放大器的结构适合在高频下工作，并具有较好的噪声性能？（）A. 共发射极放大器B. 共基极放大器C. 共集电极放大器D. 差分放大器答案：B34. 射频电感器在高频下，其电感值通常会（）A. 增大B. 减小C. 保持不变D. 先增大后减小答案：B35. 以下关于射频电容器的描述，错误的是（）A. 在高频下，其电容值可能会偏离标称值B. 寄生电感会影响其在高频下的性能C. 通常使用陶瓷电容和云母电容在射频电路中D. 其耐压值在射频电路中不是重要参数答案：D36. 射频放大器的稳定性主要取决于（）A. 输入输出阻抗B. 晶体管的参数和电路结构C. 电源电压和电流D. 工作温度和湿度答案：B37. 以下哪种射频组件常用于检测输入信号的功率大小？（）A. 功率探测器（Power Detector）B. 低噪声放大器（LNA）C. 混频器（Mixer）D. 压控振荡器（VCO）答案：A38. 射频集成电路中的电感通常采用以下哪种实现方式？（）A. 螺旋电感B. 片上变压器C. 金属氧化物半导体电感D. 以上都是答案：D39. 对于射频滤波器的插入损耗，以下描述正确的是（）A. 插入损耗越小，滤波器性能越好B. 插入损耗与滤波器的带宽成正比C. 插入损耗只与滤波器的结构有关，与工作频率无关D. 插入损耗是指输入信号功率与输出信号功率的差值答案：A40. 以下哪种射频组件常用于实现信号的上变频和下变频功能？（）A. 乘法器（Multiplier）B. 除法器（Divider）C. 加法器（Adder）D. 减法器（Subtractor）答案：A41. 以下关于射频双工器的描述，错误的是（）A. 用于实现收发信号的同时工作B. 通常由滤波器和开关组成C. 对收发信号的隔离度要求不高D. 能有效避免收发信号之间的干扰答案：C42. 射频PIN二极管在射频电路中的主要作用不包括（）A. 作为开关控制信号的通断B. 用于衰减器调整信号强度C. 构成放大器放大信号D. 进行相位调制答案：D43. 在射频放大器的设计中，为了提高线性度，可以采用（）A. 负反馈技术B. 增加工作电流C. 提高工作电压D. 减少晶体管数量答案：A44. 以下哪种射频组件常用于实现不同频段信号的分离？（）A. 分频器B. 合路器C. 滤波器组D. 以上都是答案：D45. 射频放大器中的增益压缩现象主要是由于（）A. 输入信号过大B. 电源电压不稳定C. 晶体管的非线性特性D. 负载阻抗不匹配答案：C46. 对于射频限幅器，以下描述正确的是（）A. 限制输入信号的功率在一定范围内B. 只对大信号进行限幅，小信号不受影响C. 不会引入额外的噪声D. 对信号的频率和相位没有影响答案：A47. 射频匹配网络的设计目标通常不包括（）A. 实现最大功率传输B. 减小反射系数C. 增加噪声系数D. 优化电路的稳定性答案：C48. 以下哪种射频组件常用于提高信号的纯度和稳定性？（）A. 锁相放大器B. 预放大器C. 选频放大器D. 以上都是答案：D49. 射频隔离器与环形器的主要区别在于（）A. 隔离器是单向传输，环形器是多向传输B. 隔离器的插入损耗更低C. 环形器的工作频率范围更广D. 隔离器能完全阻止反向信号传输答案：D50. 在射频混频器的设计中，为了减少寄生响应，通常会（）A. 优化电路布局B. 选择合适的晶体管C. 采用平衡结构D. 以上都是答案：D51. 射频延迟线的主要作用是（）A. 调整信号的相位B. 产生定时信号C. 延迟信号的传输D. 以上都是答案：D52. 以下关于射频放大器的噪声系数，描述错误的是（）A. 噪声系数越小，放大器的噪声性能越好B. 与放大器的增益无关C. 受输入信号源内阻的影响D. 是衡量放大器内部噪声大小的重要指标答案：B53. 射频检波器通常用于（）A. 从射频信号中提取调制信息B. 检测信号的频率C. 放大信号的功率D. 实现阻抗匹配答案：A54. 对于射频耦合器，以下性能指标较为重要的是（）A. 耦合度和方向性B. 插入损耗和隔离度C. 带宽和中心频率D. 以上都是答案：D55. 以下哪种射频组件常用于实现频率合成？（）A. 直接数字频率合成器（DDS）B. 锁相环频率合成器（PLL）C. 压控振荡器（VCO）D. 以上都是答案：D56. 射频放大器的稳定性判别方法中，常用的是（）A. 波特图法B. 奈奎斯特稳定判据C. S 参数法D. 以上都是答案：D57. 以下关于射频滤波器的群延迟特性，描述正确的是（）A. 反映信号通过滤波器时的相位延迟B. 群延迟越平坦，信号失真越小C. 对于线性相位滤波器，群延迟为常数D. 以上都是答案：D58. 射频放大器的1dB压缩点是指（）A. 输出功率比线性增益下降1dB时的输入功率B. 输出功率比线性增益下降1dB时的输出功率C. 输入功率比线性增益下降1dB时的输入功率D. 输入功率比线性增益下降1dB时的输出功率答案：A59. 以下哪种射频组件常用于实现宽带匹配？（）A. T 型匹配网络B. π型匹配网络C. 渐变线匹配D. 以上都是答案：D60. 射频放大器的三阶交调截点越高，表示（）A. 线性度越好B. 增益越高C. 噪声系数越小D. 带宽越大答案：A61. 以下关于传输线特性阻抗的描述，错误的是（）A. 特性阻抗是传输线的固有属性，与线的长度无关B. 它取决于传输线的几何结构和填充介质的特性C. 对于同轴线，特性阻抗只与内导体和外导体的半径比有关D. 特性阻抗的值可以随着传输信号的频率变化而大幅改变62. 在均匀传输线上，行波状态下的特点是（）A. 沿线电压和电流的幅值不变B. 沿线电压和电流的相位不断变化C. 存在反射波，导致信号失真D. 传输线的输入阻抗等于特性阻抗答案：A63. 传输线的输入阻抗与以下哪个因素无关？（）A. 传输线的长度B. 传输线的特性阻抗C. 终端负载阻抗D. 传输线的材料答案：D64. 对于无损耗传输线，以下描述正确的是（）A. 其电阻和电导都为零B. 信号在传输过程中不会有衰减C. 特性阻抗为纯电阻D. 以上都是答案：D65. 当传输线终端短路时，其输入阻抗为（）A. 零B. 无穷大D. 纯电容答案：C66. 传输线的驻波比等于（）A. 最大电压与最小电压之比B. 最大电流与最小电流之比C. 输入阻抗与特性阻抗之比D. 反射系数的模答案：A67. 在传输线中，反射系数的模等于（）A. 终端负载阻抗与特性阻抗的差值除以它们的和B. 终端负载阻抗与特性阻抗的和除以它们的差值C. 终端负载阻抗除以特性阻抗D. 特性阻抗除以终端负载阻抗答案：A68. 以下哪种传输线常用于高频和微波领域？（）A. 双绞线B. 同轴线C. 平行双线D. 微带线答案：D69. 传输线的衰减常数主要取决于（）A. 传输线的电阻和电导B. 传输线的电感和电容C. 传输线的特性阻抗D. 传输信号的频率答案：A70. 对于有损传输线，以下说法错误的是（）A. 信号在传输过程中会有功率损耗B. 其特性阻抗是复数C. 输入阻抗始终等于特性阻抗D. 衰减常数不为零答案：C71. 当传输线终端开路时，沿线电压和电流的分布特点是（）A. 电压和电流均为驻波B. 电压为驻波，电流为行波C. 电压为行波，电流为驻波D. 电压和电流均为行波答案：A72. 传输线的相速度是指（）A. 信号在传输线上的传播速度B. 等于光速除以传输线的折射率C. 与传输线的特性阻抗有关D. 以上都是答案：D73. 在传输线的匹配中，常用的匹配方法不包括（）A. 串联电感或电容B. 并联电感或电容C. 改变传输线的长度D. 增加传输线的损耗答案：D74. 以下关于传输线的色散特性，描述正确的是（）A. 不同频率的信号在传输线上的传播速度不同B. 只存在于有损传输线中C. 对信号的传输没有影响D. 可以通过增加传输线的长度来消除答案：A75. 传输线的特性阻抗为50 欧姆，终端负载为100 欧姆，此时的反射系数为（）A. 1/3B. -1/3C. 1/2D. -1/2答案：A76. 当传输线的长度远小于信号波长时，传输线可以近似看作（）A. 集总参数电路B. 分布参数电路C. 电感元件D. 电容元件答案：A77. 以下哪种情况会导致传输线上出现严重的反射？（）A. 终端负载阻抗等于特性阻抗B. 终端负载阻抗为纯电阻且远大于特性阻抗C. 终端负载阻抗为纯电阻且接近特性阻抗D. 终端负载阻抗为复数且实部等于特性阻抗答案：B78. 传输线的群速度表示（）A. 多个频率分量合成信号的传播速度B. 单一频率信号的传播速度C. 信号能量的传播速度D. 以上都是答案：C79. 对于微带线，以下因素对其特性阻抗影响较大的是（）A. 线宽和介质厚度B. 线长和介质材料C. 工作频率和终端负载D. 以上都是答案：A80. 传输线的输入阻抗在某一频率下呈现感性，此时可以通过（）来实现匹配。
巴伦制作方法
巴伦制作方法巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译，原理是按天线理论，偶极天线属平衡型天线，而同轴电缆属不平衡传输现，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过（按同轴电缆传输原理，高频电流应在电缆内部流动，外皮是屏蔽层，是没有电流的），这样一来，就会影响天线的辐射（可以想象成电缆的屏蔽层也参与了电波的辐射）。
因此，就要在天线和电缆之间加入平衡不平衡转换器，把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉，也就是说把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断。
要达到这样的目的有很多种办法，一种是高频开路法，在电缆屏蔽层外皮四分之一波长处接一个四分之一波长的套筒（等于效四分之一波长的开路线），因四分之一波长开路线对该频率视为开路，达到截断高频电流的作用，这种办法，工作带宽窄，频率低时四分之一波长套筒就显得很长，适合大功率高频率使用。
另一种是抵消法，想办法使流入的电流大小相等方向相反而互相抵消，应用较多的用磁环三线绕的平衡不平衡转换器就属这种，这种频带较宽，使用但大功率时受磁环磁饱和的限制，适合低频率小功率使用。
再一种是变压器法，通过高频变压器实现平衡不平衡转换，原理就像推挽输出变压器一样，把双向平衡电流变换成但向不平衡电流。
变压器可采用磁心或空心绕成，适用大功率使用。
还有一种是抑制法，振子经过一高频扼流圈接电缆屏蔽层外皮，阻止高频电流流向电缆屏蔽层外皮，此法比较简单，就是把电缆绕十圈左右，绕在磁环上更好，空心也没关系，一般是频率低绕多几圈，频率高小绕几圈。
但抑制效果没有前述几种好，因此前面几种多用于专业应用，这种业余应用较多。
要记住的是我们只是截断屏蔽层外皮的高频电流，并不是截断流向屏蔽层的所有高频电流（要这样的话把振子和电缆皮断开就得了），高频电流是在屏蔽层的里面流的。
形象一点可以把电缆想象成水管，本来应该是水都在水管里流，如不加巴伦，水不单在水管里流，而且有一部分还流到管子的外皮。
巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏，迫使水都在水管里流，难言之隐，一用了之！1:4巴伦制作空心巴伦比较容易做，40mm直径的PVC管上面双线并绕8圈其他图纸：磁环做的巴伦，这个图是1：1的，4：1用双线并绕，按上面的图接线即可。
Espressif ESP32-C6 系列芯片技术规格书说明书
ESP32-C6系列芯片技术规格书搭载RISC-V32位单核处理器的极低功耗SoC2.4GHz Wi-Fi6(802.11ax)、Bluetooth®5(LE)、Zigbee及Thread(802.15.4)芯片封装内可叠封4MB flash30或22个GPIO，丰富的外设QFN40(5×5mm)或QFN32(5×5mm)封装包括：ESP32-C6ESP32-C6FH4版本1.0乐鑫信息科技版权©2023产品概述ESP32-C6是一款支持2.4GHz Wi-Fi 6、Bluetooth 5、Zigbee 3.0及Thread 1.3系统级芯片(SoC)，集成了一个高性能RISC-V 32位处理器和一个低功耗RISC-V 32位处理器、Wi-Fi 、Bluetooth LE 、802.15.4基带和MAC 、RF 模块及外设等。
Wi-Fi 、蓝牙及802.15.4共存，共用同一个天线。
芯片的功能框图如下图所示。
Modules having power in specific power modes:ActiveActive and Modem-sleep Active, Modem-sleep, Light-sleep;optional in Light-sleepAll modesESP32-C6功能框图更多关于功耗的信息，请参考章节3.9低功耗管理。
产品特性Wi-Fi•工作在2.4GHz频段，1T1R•工作信道中心频率范围：2412~2484MHz•支持IEEE802.11ax协议：–仅20MHz非接入点工作模式(20MHz-onlynon-AP mode)–MCS0~MCS9–上行、下行正交频分多址接入(OFDMA)，特别适用于高密度应用下的多用户并发传输–下行多用户多输入多输出(MU-MIMO)，提升网络容量–波束成形接收端(Beamformee)，提升信号质量–信道质量指示(Channel quality indication,CQI)–双载波调制(dual carrier modulation,DCM)，提高链路稳定性–空间复用(Spatial reuse)，提升网络容量–目标唤醒时间(TWT)，提供更好的节能机制•完全兼容IEEE802.11b/g/n协议：–支持20MHz和40MHz频宽–数据速率高达150Mbps–无线多媒体(WMM)–帧聚合(TX/RX A-MPDU,TX/RX A-MSDU)–立即块确认(Immediate Block ACK)–分片和重组(Fragmentation and defragmen-tation)–传输机会(Transmission opportunity,TXOP)–Beacon自动监测（硬件TSF）–4×虚拟Wi-Fi接口–同时支持基础结构型网络(InfrastructureBSS)Station模式、SoftAP模式、Station+SoftAP模式和混杂模式请注意ESP32-C6在Station模式下扫描时，SoftAP信道会同时改变–天线分集–802.11mc FTM蓝牙•低功耗蓝牙(Bluetooth LE)：通过Bluetooth5.3认证•Bluetooth mesh•高功率模式(20dBm)•速率支持125Kbps、500Kbps、1Mbps、2Mbps •广播扩展(Advertising Extensions)•多广播(Multiple Advertisement Sets)•信道选择(Channel Selection Algorithm#2)•功率控制(LE Power Control)•Wi-Fi与蓝牙共存，共用同一个天线IEEE802.15.4•兼容IEEE802.15.4-2015协议•工作在2.4GHz频段，支持OQPSK PHY•数据速率：250Kbps•支持Thread1.3•支持Zigbee3.0CPU和存储•高性能RISC-V处理器：–时钟频率：最高160MHz–四级流水线架构–CoreMark®得分：441.32CoreMark；2.76CoreMark/MHz(160MHz)•低功耗RISC-V处理器：–时钟频率：最高20MHz–二级流水线架构•L1cache：32KB•ROM：320KB•HP SRAM：512KB•LP SRAM：16KB•支持的SPI协议：SPI、Dual SPI、Quad SPI、QPI 接口在芯片封装外连接多个flash和其他SPI设备•通过cache加速flash访问•支持flash在线编程(ICP)高级外设接口•30×GPIO口(QFN40)或22×GPIO口(QFN32)•模拟接口：–1×12位SAR ADC，多达7个通道–1×温度传感器•数字接口：–2×UART–1×低功耗UART(LP UART)–2×SPI接口用于连接flash–1×通用SPI接口–1×I2C–1×低功耗I2C(LP I2C)–1×I2S–1×脉冲计数控制器–1×USB串口/JTAG控制器–2×TWAI®控制器，兼容ISO11898-1（CAN 规范2.0）–1×SDIO2.0从机控制器–LED PWM控制器，多达6个通道–1×电机控制脉宽调制器(MCPWM)–1×红外遥控器(TX/RX)–1×并行IO接口(PARLIO)–通用DMA控制器(简称GDMA)，3个接收通道和3个发送通道–事件任务矩阵(ETM)•定时器：–1×52位系统定时器–2×54位通用定时器–3×数字看门狗定时器–1×模拟看门狗定时器功耗管理•通过选择时钟频率、占空比、Wi-Fi工作模式和单独控制内部器件的电源，实现精准电源控制•针对典型场景设计的四种功耗模式：Active、Modem-sleep、Light-sleep、Deep-sleep•Deep-sleep模式下功耗低至7µA•Deep-sleep模式下低功耗存储器(LP memory)仍保持工作安全机制•安全启动-内部和外部存储器的权限控制•Flash加密-加密和解密存储器•4096位OTP，用户可用的高达1792位•可信执行环境控制器(TEE)和访问（地址）权限管理(APM)•加密硬件加速器：–AES-128/256(FIPS PUB197)–ECC–HMAC–RSA–SHA–数字签名–Hash(FIPS PUB180-4)•片外存储器加密与解密(XTS_AES)•随机数生成器(RNG)RF模块•天线开关、射频巴伦(balun)、功率放大器、低噪声放大器•802.11b传输功率高达+21dBm•802.11ax传输功率高达+19.5dBm•低功耗蓝牙接收器灵敏度(125Kbps)高达-106dBm应用低功耗芯片ESP32-C6专为物联网(IoT)设备而设计，应用领域包括：•智能家居•工业自动化•医疗保健•消费电子产品•智慧农业•POS机•服务机器人•音频设备•通用低功耗IoT传感器集线器•通用低功耗IoT数据记录器目录产品概述2产品特性3应用51ESP32-C6系列型号对比12 1.1命名规则12 1.2型号对比122管脚13 2.1管脚布局13 2.2管脚概述15 2.3IO管脚182.3.1IO MUX和GPIO管脚功能182.3.2LP IO MUX功能212.3.3模拟功能212.3.4GPIO和LP GPIO的限制23 2.4模拟管脚24 2.5电源252.5.1电源管脚252.5.2电源管理252.5.3芯片上电和复位26 2.6Strapping管脚272.6.1SDIO输入采样沿和输出驱动沿控制282.6.2芯片启动模式控制282.6.3ROM日志打印控制282.6.4JTAG信号源控制29 2.7芯片与flash的管脚对应关系303功能描述31 3.1CPU和存储313.1.1HP CPU313.1.2LP CPU313.1.3片上存储313.1.4封装外flash323.1.5存储器映射323.1.6Cache333.1.7TEE控制器333.1.8访问权限管理(APM)333.1.9超时保护33 3.2系统时钟333.2.1CPU时钟333.2.2低功耗时钟343.3模拟外设343.3.1模/数转换器(ADC)343.3.2温度传感器34 3.4数字外设343.4.1通用异步收发器(UART)343.4.2串行外设接口(SPI)353.4.3I2C接口353.4.4I2S接口353.4.5脉冲计数控制器(PCNT)363.4.6USB串口/JTAG控制器363.4.7TWAI®控制器363.4.8SDIO2.0从机控制器373.4.9LED PWM控制器373.4.10电机控制脉宽调制器(MCPWM)373.4.11红外遥控器(RMT)383.4.12并行IO(PARLIO)控制器383.4.13通用DMA控制器(GDMA)383.4.14事件任务矩阵(ETM)38 3.5射频383.5.1 2.4GHz接收器393.5.2 2.4GHz发射器393.5.3时钟生成器39 3.6Wi-Fi393.6.1Wi-Fi射频和基带393.6.2Wi-Fi MAC403.6.3联网特性41 3.7低功耗蓝牙413.7.1低功耗蓝牙PHY413.7.2低功耗蓝牙链路控制器41 3.8802.15.4423.8.1802.15.4PHY423.8.2802.15.4MAC42 3.9低功耗管理42 3.10定时器433.10.1系统定时器433.10.2通用定时器433.10.3看门狗定时器43 3.11加密/安全组件443.11.1AES加速器(AES)443.11.2ECC加速器(ECC)453.11.3HMAC加速器(HMAC)453.11.4RSA加速器(RSA)453.11.5SHA加速器(SHA)453.11.6数字签名(DS)463.11.7片外存储器加密与解密(XTS_AES)463.11.8随机数发生器(RNG)463.12外设管脚分配474电气特性50 4.1绝对最大额定值50 4.2建议电源条件50 4.3VDD_SPI输出特性50 4.4直流电气特性(3.3V,25°C)51 4.5ADC特性51 4.6功耗特性524.6.1Active模式下的RF功耗524.6.2其他功耗模式下的功耗53 4.7可靠性535射频特性55 5.1Wi-Fi射频555.1.1Wi-Fi射频发射器(TX)特性555.1.2Wi-Fi射频接收器(RX)特性56 5.2低功耗蓝牙射频585.2.1低功耗蓝牙射频发射器(TX)特性585.2.2低功耗蓝牙射频接收器(RX)特性59 5.3802.15.4射频615.3.1802.15.4射频发射器(TX)特性625.3.2802.15.4射频接收器(RX)特性626封装637相关文档和资源64附录A–ESP32-C6管脚总览65修订历史67表格1-1ESP32-C6系列芯片对比12 2-1QFN40封装管脚概述16 2-2QFN32封装管脚概述17 2-3QFN40封装IO MUX管脚功能19 2-4QFN32封装IO MUX管脚功能19 2-5LP IO MUX功能21 2-6模拟功能22 2-7模拟管脚24 2-8电源管脚25 2-9电压稳压器25 2-10上电和复位时序参数说明26 2-11Strapping管脚默认配置27 2-12Strapping管脚的时序参数说明27 2-13SDIO输入采样沿/输出驱动沿控制28 2-14芯片启动模式控制28 2-15ROM日志打印控制29 2-16JTAG信号源控制29 2-17QFN40封装芯片与封装外flash/PSRAM的管脚对应关系30 3-1外设和传感器管脚分配47 4-1绝对最大额定值50 4-2建议电源条件50 4-3VDD_SPI内部和输出特性50 4-4直流电气特性(3.3V,25°C)51 4-5ADC特性51 4-6ADC校准结果52 4-7Active模式下Wi-Fi(2.4GHz)功耗特性52 4-8Active模式下低功耗蓝牙功耗特性52 4-9Active模式下802.15.4功耗特性53 4-10Modem-sleep模式下的功耗53 4-11低功耗模式下的功耗53 4-12可靠性认证53 5-1Wi-Fi射频规格55 5-2频谱模板和EVM符合802.11标准时的发射功率55 5-3发射EVM测试55 5-4接收灵敏度56 5-5最大接收电平57 5-6接收邻道抑制57 5-7低功耗蓝牙射频规格58 5-8低功耗蓝牙-发射器特性-1Mbps58 5-9低功耗蓝牙-发射器特性-2Mbps58 5-10低功耗蓝牙-发射器特性-125Kbps59 5-11低功耗蓝牙-发射器特性-500Kbps59 5-12低功耗蓝牙-接收器特性-1Mbps595-13低功耗蓝牙-接收器特性-2Mbps60 5-14低功耗蓝牙-接收器特性-125Kbps61 5-15低功耗蓝牙-接收器特性-500Kbps61 5-16802.15.4射频规格61 5-17802.15.4发射器特性-250Kbps62 5-18802.15.4接收器特性-250Kbps62 7-1QFN40封装管脚总览65 7-2QFN32封装管脚总览66插图插图1-1ESP32-C6系列芯片命名规则12 2-1ESP32-C6管脚布局（QFN40封装，俯视图）13 2-2ESP32-C6管脚布局（QFN32封装，俯视图）14 2-3ESP32-C6电源管理26 2-4上电和复位时序参数图26 2-5Strapping管脚的时序参数图28 3-1地址映射结构32 6-1QFN40(5×5mm)封装63 6-2QFN32(5×5mm)封装631ESP32-C6系列型号对比1ESP32-C6系列型号对比1.1命名规则F H/N xflash ⼤⼩ (MB)flash 温度H：⾼温N：正常封装内 flash芯⽚系列图1-1.ESP32-C6系列芯片命名规则1.2型号对比表1-1.ESP32-C6系列芯片对比1更多关于芯片丝印和包装的信息，请参考小节6封装。
系统集成中的高阻硅IPD技术
系统集成中的高阻硅IPD技术刘勇【摘要】Integrated passive device(IPD)technology can integrate discrete passive devices into a substrate,and improve the Q factor and system integration level. The inductor whose Q factor is up to 70 can be prepared by high resistance silicon IPD (HRS-IPD) technology because the HRS substrate has a good RF property. HRS-IPD based on thin film technology has the characteristics of high precision and high integration;meanwhile,by which the feature size can be reduced by one order of mag-nitude. Batch fabrication with lower cost can be realized with the mature silicon technology. Furthermore,HRS-IPD technology can be combined with through silicon via(TSV)technology to realize 3D system packaging. The analyses indicate that the HRS-IPD technology has a good application prospect in system integration.%集成无源器件（IPD）技术可以将分立的无源器件集成在衬底内部，提高器件Q值及系统集成度。
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部分，可以改善振幅和相位平衡，以此来优化该巴伦结构，如图2a所示，其原理图如图2b 所示。
图2：用"平衡"部分优化巴伦
设计和仿真
平衡同轴电缆使180度端口拥有与0度端口相同的对地阻抗和共振。
有了该平衡部分，两个端口便有效拥有了接地同轴护套，接地护套理论上可以制造出完美的振幅和相位平衡。
重要的是，该巴伦可实现平面结构，如图3所示。
耦合线可实现物理地侧端或末端耦合。
马卡德巴伦的布局有独立的主次之分，传输线变压器则没有。
此外，差分输出端口对DC的对称连接允许DC和IF在混频器和其他器件中回流。
设计要求
本文中，我们将看到5-25GHz的平面马卡德巴伦的设计。
该设计的物理要求如下：
*总长为：λ/2，其中λ为频段中最高频率的波长。
*预设长度为3575μm。
*耦合线长度为：λ/4，其中λ为频段中最高频率的波长。
*预设长度为1788μm。
*Z0e=高，尽可能将到地平面的距离设置为最大。
*Z0e=低，尽可能将到地平面的距离设置为最小。
*不平衡，单端输入端口阻抗=50?
*平衡，差分输出端口阻抗=50?
*输出单端端口=25?
该设计中，单端S-参数为：
S11=0,匹配
S21,S31,S12,S13=-3dB
S22,S33,S23,S32=-6dB
拥有平衡输出，S-参数变为：
S11,S21=0,匹配
S21,S12=低损耗.
使用IE3D进行EM仿真
随着对高系统集成和相应的高密度封装的需求，多层结构已成为必要。
现代MMIC设计已采用了多种三维结构和布局。
电传播为纯-横电磁波（TEM）的布局可使用电路模拟器。
TEM分析仅适用于设计低频MMIC，其中带材宽度和基材厚度比波导波长小的多。
总之，EM求解器提供了一种优越的解决方案，解决方案中考虑如下因素：
1.多导线传输线
2.串扰效应
3.激振效应
4.计时误差
5.集肤效应损耗
6.电阻-电容时间常量效应
7.断点效应
8.互联效应
9.包装效应
Mentor Graphics的IE3D全波EM仿真解决方案在此用来模拟马卡德巴伦。
（IE3D是该行业内唯一一个以全3D动差法为基础的仿真器，该仿真器可精确地解决在x/y坐标系统并压栈于z向标的图层集合的结构问题。
）为了模拟巴伦结构，金属将模拟其真实厚度。
IE3D适用于解决MMICs常见的多层无源结构问题和PCB设计，其中大部分结构基于水平叠加。
仿真结果
该巴伦模拟布局设置为三端口结构，端口1=50?，端口2和端口3=25?，如图4所示。
预期的仿真结果为：不平衡端口1匹配，在频段中心测到回波损耗-53dB。
S21和S31平衡，在频段中心测到-3dB。
S22和S33单端回波损耗和交叉耦合参数S23和S32在频段中心测到-6dB。
结果如图5所示。
由于Ang[S(2,1)]与Ang[S(3,1)]间的相位差为180度，预期的相位平衡如图6所示。
接着，巴伦布局设置为两个端口，其中端口2和端口3设置为单差动端口，如下图7所示。
预期的仿真结果为：不平衡端口1匹配，在频段中心测到回波损耗(S11)为-53dB。
S21单端转差分直通电路在频段中心测到低回拨损耗。
图8表示差动端口在频段中心测到的回拨损耗（S22）为-35dB。
FastEM仿真利用IE3D能力参数化模拟结构的关键性能和重要的几何图形，并表征了在用户选择的频率范围内的结构。
该特征数据保存在FastEM数据库中，使用户能够对结构进行实时EM调谐，并且更重要的是，在用户输入目标电性能后IE3D可以自动确定最佳几何结构并为该结构设置所需的S参数。
使用FastEM排除最佳布局以外的其他方案以满足理想的性能目标。
定义调谐变量后，FastEM仿真可以获得一系列仿真结果。
然后，用户可打开FastEM设计套件进行实时调谐和优化等，如图9所示。
图9：使用IE3D进行FastEM仿真时用户可通过移动滑块控制调谐变量进行实时EM调谐。
图9表示参数化的马卡德巴伦结构和FastEM仿真中定义的三个单独的调谐变量（滑块）。
设计人员可通过单独移动滑块实现实时EM调谐，并看到几何图形和S参数模拟曲线的相对动态变化。
实时EM调谐帮助设计者更好的理解结构性能中每个参数的效应，以此来改进原先的布局。
一旦设备结构最终定案，其他设计师可以分享该FastEM资料集，获得设备架构师的EM专业知识，从而达到再利用的效果。
通过优化对话框，其他设计师可指定特殊的性能需求，然后确定满足该性能目的的最佳布局和s参数模型。
在同一家公司内，针对通用的被动设计结构，如电感器、巴伦、过滤器和变压器等，这种方法使项目流程再利用简单化。
结论
巴伦在高频电路设计方案中是非常有益的被动支持电路。
最常见的应用是将不平衡或单端的电路连接到平衡或者差动电路上。
此外，作为项目流程（IP）再利用策略的一部分，设计者通过IE3D的FastEM性能可获得作为设备架构师的EM设计专业知识。
通过设计范例，FastEM将传统的“布局模型分析重复”设计流程进行优化。
对于一款能适用HBT和PHEMT 推挽放大器、平衡式混合器或者其他众多应用程序的马卡徳巴伦，使用者可以快速地确定其最佳的物理布局。