5.8GHz微波接收机电路设计方法
一种实用的调频接收机电路设计方法
一种实用的调频接收机电路设计方法张景伟，孙延光武汉大学电子信息学院，武汉（430079）E-mail：Zhangjingwei153223127@摘要：本调频收音机主要由FM/AM收音机芯片CXA1691、DAC芯片MX7228，锁相环CD4046和单片机AT98S52组成。
收音机以单片机AT98S52为控制核心,通过DA转化调节频率变化，实现了88MHz-108MHz的自动电台搜索和非易失性存储以及手动微调及显示等基本功能;此外，本收音机还使用了实时芯片，能显示时间。
本机使用DC-DC转化实现了干电池供电。
系统的可靠性能优良，人机界面友好，完全达到了设计要求。
关键词：调频，锁相环，DC-DC变换，CXA1691，DS128871．引言我们的设计主要由三部分组成：一﹑索尼公司的一款收音芯片CXA1691，它是索尼公司在20世纪80年代后期正式推出的集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的AM/FM立体声收音集成电路。
二﹑锁相环芯片BU2614，通过合理的设计环路滤波器我们能够很好的是频率稳定在88M到108M。
三﹑DC-DC变换电路的设计，为了实现系统的低功耗和单电源供电，我们采用了DC-DC变换电路。
我们尝试了max770,max771,max731,max743,max660,max680,max664,max666,mc34063等，其中发现max770效果相当不错，能够输出+5V，电流在1A完全满足要求并且纹波比较小在100Mv 以内，若采用滤波措施效果更佳。
Max771在输出+12V也是不错的选择，但驱动能力有限我们发现在输出端加滤波电路都会降低它的驱动能力。
2．系统介绍2.1接收电路设计CXA1691S的电源电压适应范围宽，2～10V范围内电路均能正常工作；它具有立体声指示LED驱动电路以及FM静噪功能等等。
由于本系统没有涉及到调幅，所以芯片中的16脚（AM中频输入）、15脚（波段选择）、9脚（AM天线输入）和5脚（AM本振）均悬空，也可接电容到地。
5_8GHz微波接收机电路设计
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微波接收机的设计
微波接收机的设计
首先，微波接收机的频率范围是设计的关键因素之一、由于微波信号是指频率高于1GHz的电磁波信号，因此微波接收机需要能够接收和处理高频的信号。
设计者需要选择合适的放大器和滤波器来适应所需的频率范围。
其次，灵敏度是微波接收机设计中另一个重要的指标。
灵敏度表示接收机能够检测到微弱微波信号的能力。
提高微波接收机的灵敏度可以通过选择高增益的放大器和低噪声系数的元件来实现。
带宽是微波接收机设计中需要考虑的另一重要因素。
带宽表示接收机可以处理的频率范围。
为了能够接收到不同频率范围内的微波信号，设计者需要选择合适的滤波器和频谱分析器来确保接收机能够满足所需的带宽要求。
线性度是微波接收机设计中需要考虑的另一重要指标。
线性度表示接收机能够在输入信号变化时保持输出信号的精确度。
为了提高微波接收机的线性度，设计者需要选择高线性度的放大器和控制电路。
最后，微波接收机的抗干扰性也是设计过程中需要考虑的重要因素。
微波信号易受干扰，因此设计者需要选择合适的滤波器和干扰抑制电路来减少干扰对接收机的影响。
综上所述，微波接收机的设计需要考虑诸多因素，包括频率范围、灵敏度、带宽、线性度和抗干扰性等。
设计者需要选择合适的放大器、滤波器和控制电路来满足所需的设计要求。
通过合理的设计，可以获得高性能的微波接收机，以满足各种应用需求。
一种新型5.8ghz微波传感器用分支线电桥混频器的制作方法
一种新型5.8ghz微波传感器用分支线电桥混频器的制作方法
制作一种新型5.8GHz微波传感器，采用分支线电桥混频器的
制作方法的步骤如下：
1. 首先，准备所需材料和器件，包括分支线电桥混频器的器件、微波传感器的天线、电路板等。
2. 在电路板上设计并绘制出分支线电桥混频器的电路布局，并按照标准进行划线和标注，以便后续的焊接和连接。
3. 将分支线电桥混频器器件正确地焊接在电路板上，确保器件的引脚正确与电路板上的接触，注意避免引脚错位或焊接不牢固。
4. 连接其他所需器件，如微波传感器的天线。
将天线正确地焊接在电路板上，并确保其与分支线电桥混频器的引脚正确连接。
5. 完成焊接后，使用测量仪器对制作的电路进行测试和调试。
检查电路的连接是否正常，信号的传输是否稳定，以及相应的信号频率是否正常。
6. 进行最终的封装和装配。
将电路板放入适当的外壳中，并确保电路板与外壳的连接紧固可靠，以保护电路免受外界环境的干扰和损坏。
7. 进行最终的性能测试和验证。
将制作好的5.8GHz微波传感
器连接到测试设备，对其进行验证和性能测试，确保其能够正
常工作，并符合设计要求。
需要注意的是，在制作过程中，应注意保持清洁环境，确保操作的准确性和稳定性，以获得高质量和可靠性的产品。
此外，在电路设计和制作过程中，还应遵循相关的安全规定和标准，以确保操作的安全性。
微波电路设计
微波电路设计下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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微波电路基本原理与设计方法
微波电路基本原理与设计方法微波电路是指工作频率在1 GHz至300 GHz范围内的电路。
由于微波信号的特殊性质，微波电路的设计与普通射频电路有较大的区别。
本文将介绍微波电路的基本原理和设计方法。
一、微波电路的基本原理微波电路的基本原理包括微波信号传输特性、微波谐振现象以及微波传输线特性等。
1. 微波信号传输特性微波信号在传输过程中会产生传播损耗、反射损耗和衰减损耗等。
了解微波信号传输特性对于微波电路的设计至关重要。
2. 微波谐振现象微波电路中常常使用谐振器来实现对特定频率微波信号的选择性放大或滤波。
因此，了解微波谐振现象对于微波电路的设计和优化至关重要。
3. 微波传输线特性微波传输线是微波电路中的重要组成部分，其特性包括传输线的阻抗特性、传播常数特性等。
了解微波传输线特性可以帮助我们设计出更加优秀的微波电路。
二、微波电路的设计方法微波电路的设计方法通常包括仿真分析、参数优化和实验验证等步骤。
1. 仿真分析仿真分析是微波电路设计的重要环节之一。
通过使用专业的微波电路仿真软件，可以对设计方案进行仿真分析，从而评估其性能和可行性。
常用的微波电路仿真软件包括ADS、CST等。
2. 参数优化通过对仿真得到的电路参数进行优化，可以得到更佳的性能。
参数优化方法有很多种，可以使用遗传算法、粒子群算法等进行优化。
3. 实验验证在完成仿真分析和参数优化后，需要进行实验验证。
通过在实际硬件中实现设计方案，并利用专业的测量仪器对其进行测试，从而验证设计方案的性能和可行性。
总结：微波电路的基本原理和设计方法是微波电路领域的重要内容。
了解微波电路的基本原理，可以更好地进行微波电路的设计和优化。
同时，合理运用仿真分析、参数优化和实验验证等方法，可以设计出性能优秀的微波电路。
在今后的微波电路设计中，我们应该继续深入学习和探索微波电路的基础知识，不断提高自己的微波电路设计能力。
采用口径耦合馈电的5.8GHz天线的设计
采用口径耦合馈电的5.8GHz天线的设计不停车电子计费系统(ETC)是一种用于高速公路、桥梁以及隧道等众多收费场所的全自动电子化收费系统，是解决高速公路收费口拥堵、节约高速公路用地资源及节能减排的有效手段。
相比较正在使用的人工半自动收费方式，电子不停车收费技术可使车道通行能力提升3至5倍。
ETc系统通过自动车辆识别系统(AVI)以及收费信息的实时在线交互来实现车辆和收费站之间的无线通信。
通过车辆的RFID系统和路边收费单元之间的短距离专用通信，ETC系统可以在没有其他任何人为协作的情况下独自完成整个收费的流程。
文章针对ETC系统设计了一款天线以用于其车载(OBU)单元。
为了满足小型化、宽频带、以及圆极化的要求，文章对众多的微带天线形式进行了研究。
普通的单贴片微带天线的圆极化带宽是很窄的，一般都不超过1％。
使用微带天线阵技术，可以较大幅度地提高带宽，但天线的结构复杂。
而对于单贴片微带天线来说，采用一些新型的馈电技术可以有效地展宽天线的圆极化带宽。
如采用共面波导馈电、L型馈电、双馈或四馈技术等等，虽然带宽得到很大提高，但是结构也比较复杂。
文章基于单贴片的圆形微带天线，设计了一款交叉口径耦合馈电的天线模型，此种馈电方式比较易于产生圆极化波，而且其阻抗匹配以及频带宽度等方面都可以获得比较理想的结果，设计出的天线模型完全可以满足小型化、宽频带以及增益等方面的要求。
1 天线结构为了实现宽频带的特性，本天线采用了口径耦合的馈电方式。
相比于同轴线或微带线馈电，口径耦合馈电具有一些显著的优点：馈电处无需焊点，用于阻抗匹配的可调参数多；馈电结构和辐射贴片采用的基片彼此分离，可以独立地选择不同的介质材料和介质厚度，来满足馈电结构对辐射贴片的需要；通过调整耦合缝隙的长度或者微带馈线开路端的长度，可以比其他馈电方式更容易地与辐射贴片达到阻抗匹配等等。
文章就是利用其馈电结构和辐射贴片的基片彼此分离的特点，采用介电常数较低、厚度较大的辐射基片来降低天线的Q值，从而达到展宽带宽的目的。
无线应用射频微波电路设计
无线应用射频微波电路设计嘿，朋友们！想象一下这样一个场景，在一个充满科技感的实验室里，灯光柔和而明亮，各种先进的仪器设备摆放得整整齐齐。
我们的主角小李，一位年轻而充满激情的工程师，正站在实验台前，眉头微皱，目光专注地盯着面前的电脑屏幕，他正在进行一项神秘而又重要的工作——无线应用射频微波电路设计。
小李穿着一件整洁的白色实验服，手中拿着一支笔，不时地在本子上记录着什么。
他嘴里还念念有词：“这可真是个棘手的问题，到底怎样才能让这个电路的性能更优呢？”旁边的同事小王走过来，拍了拍他的肩膀说：“别着急，咱们一起想想办法。
”你可能会问，这无线应用射频微波电路设计到底是个啥？其实啊，它就像是一个无形的魔法通道，让我们的手机能够接收到千里之外的信号，让我们能在家里轻松地通过无线网络畅游互联网的世界。
就拿咱们日常用的手机来说吧，如果没有精心设计的射频微波电路，那你的手机可能就会变成一块只能看看时间的“板砖”，别说打电话、上网了，就连个短信都发不出去。
这不就好比你肚子饿了，面前有一桌美食，可就是没有筷子，只能干看着，多让人着急！再说这设计的过程，那可真是像走钢丝一样，得小心翼翼。
每一个零部件的选择，每一条线路的布局，都像是在完成一幅极其精细的拼图。
一个不小心，整个电路就可能出问题。
小李就曾经因为一个小小的电容参数选错，导致整个实验失败，那叫一个郁闷啊！他心里直嘀咕：“我怎么就这么粗心呢！”在设计过程中，还需要不断地进行测试和优化。
这就像是给一个刚刚学走路的孩子不断地纠正姿势，要有耐心，更要有技巧。
有时候，为了找到一个最佳的方案，小李他们得反复试验几十次，甚至上百次。
而且，这射频微波电路设计可不只是在实验室里闭门造车。
还得考虑到实际应用中的各种情况，比如不同的环境温度、湿度，还有电磁干扰等等。
这就像是要让一个运动员在各种复杂的场地都能发挥出最佳水平，难度可想而知。
经过无数个日夜的努力，小李他们终于成功设计出了一款性能卓越的无线应用射频微波电路。
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5.8GHz微波接收机电路设计方法DSRC作为一种专用的无线短距通信协议,主要针对固定于车道或路侧的路侧单元(RSU)与转载于移动车辆上的车载单元(OBU)之间的通信接口规范。
本文采用广泛使用的被动式欧洲DSRC标准,其主要技术指标如下:工作频率为5.8GHz,下行数据为FM0编码,速率为500kbps,调制方式为幅度(AM)调制;上行数据为NRZI编码,速率为250kbps,调制方式为2MHz或1.5MHz副载波的二进制相移键控(BPSK)调制,数据误码率为10-6。
图1为DSRC通信系统工作模式。
它采用半双工的通信模式,主要有两种工作方式:下行和上行方式。
当在下行方式时,RSU为发射模式,而OBU为接收模式,RSU发射以AM调制方式把调制信号F_AM加到5.8GHz 的载波频率F0上。
当在上行方式时,RSU为接收模式,而OBU为发射模式,RSU发射连续的5.8GHz载波F0给OBU,并与OBU中的2MHz或1.5MHz的副载波BPSK调制信号Fm混频后,再通过天线反射回RSU上的接收机进行同步解调。
本文针对DSRC通信系统给定的要求,提出了一套含OBU和RSU的频率为5.8GHz的微波接收电路,具有灵敏度高、动态范围大等特点,并在最后介绍了系统的实验情况。
1 设计原理1.1 接收系统的作用距离和灵敏度估算OBU的下行唤醒作用距离为:(1)式中,λ=载波的波长=5cm;P0=RSU发射机的功率输出=18dBm;Gt为RSU的天线增益=13dB;Gr =OBU的天线增益=6dB;Ls=车辆挡风玻璃造成的损耗=-5dB;S=OBU的唤醒灵敏度=-40dBm。
因此可求得OBU的下行唤醒作用距离在min15m左右。
OBU接收到的功率,经OBU的BPSK副载波调制后,再发射回RSU接收机,故接收功率为:(2)式中,L为OBU的副载波调制和转发损耗,约为-6dB;R为上行链路时OBUb与RSU接收机的距离。
所以当R为5m～11m的正常通信范围时,RSU接收机射频端的动态起伏为-84dBm～-97dBm,RSU接收机灵敏度必须<-97dBm。
1.2 RSU接收机的总体设计本系统为微波反射式系统,OBU反射RSU发射机的载波作为上行发射载波?熏故RSU接收机的RF信号与本振LO信号相同。
所以本接收机采用零中频接收方案设计,因为上行副载波BPSK调制信号是双边带调制,它的频谱位于载频的两边,故不需要镜频抑制。
如图2所示,RSU接收机主要由射频带通滤波器、低噪声放大器、混频器、中频带通滤波器和中频放大及BPSK解调电路组成。
针对系统对接收机的要求,在接收机设计中,主要注重以下几个方面:接收机的噪声系数设计、接收机的大动态范围设计、接收机微波无源部件的准确设计。
考虑其全面的性能,在具体电路设计中,必须均衡设计各级的噪声系数、功率增益,保证各个无源部件的准确性,合理分配部分电路的指标,以达到系统对接收机的要求。
1.3 RSU接收机的灵敏度对于相干解调的BPSK信号的比特误码率BER为:(3)式中,S/N为输入信号的信噪比。
因此,为了获得10-6或更少的数据误码率,中频放大器端的信噪比必须大于10.5dB。
而RSU接收机所需的信号功率可表示为:(4)式中,k=波尔兹曼常数,T=室温(290K),B=中频带宽=1MHz?熏NF=RSU中频放大器前端的噪声系数,S/N为中频放大器输入端信噪比>10.5dB。
RSU中频放大器前端的噪声系数为:(5)式中,NF1=1/G1=射频带通滤波器插入损耗=2dB,NF2=低噪声放大器噪声系数=2.1dB,NF3=混频器单边噪声系数=5dB,G2=低噪声放大器增益=24dB(见图2)。
G 3=混频器的增益=-8dB,NF4=中频带通滤波器噪声系数=3dB。
当S/N为最小所需信噪比(10.5dB)时,可求得RSU接收机的灵敏度为:故可以满足系统的设计要求。
1.4 RSU接收机的动态范围动态范围是指以某种方式降低接收机性能的较强带外信号电平与极微弱信号之比。
通常考虑的弱信号就是接收灵敏度。
动态范围通常有两种表现方式,即用1dB增益压缩表示的单音动态范围和三阶互调表示的双音动态范围。
本接收系统中,主要考虑单音动态范围。
RSU接收机总的三阶互调输入截断点(IP3)3为:(6)式中,(IP3)1=射频带通滤波器的IP3=∞,(IP3)2=第一级LNA的IP3=15dBm,(IP3)3=第二级LNA的IP3=23dBm;(IP3)4=混频器的IP3=14dBm;Gi为以上各级的增益,其中G2=15dB,G3=9dB,两级共24dB,其他增益值如图2所示。
故可求得:得(IP3)=-8dBm。
一般而言,1dB输入压缩点P1dB-in要比三阶互调截断点约低10dB,所以RSU接收机总的P1dB-in约为-18dBm,故接收端动态范围为-99dBm～-18dBm。
本系统正常通信时接收端工作信号范围为-97dBm～-84dBm,但因为发射机的输出功率为18dBm,而收发天线之间的隔离度>38dB,考虑发射的强信号耦合,则接收机收到的最大信号Pmax=(18-38)dBm=-20dBm。
故实际接收射频信号端动态范围为-97dBm～-20dBm。
显然,RSU接收机的动态范围满足系统的要求。
1.5 RSU接收机的微波部件设计、仿真和制作射频带通滤波器采用耦合微带线三级级联方式,结构紧凑,寄生通带的中心频率较高,适用频带范围大。
图3为带通滤波器仿真的S21和S11参数图,带通滤波器3dB带宽为5.65GHz～5.95GHz,在5.3GHz和6.3GHz带外频率点处衰减>20dB。
实际测试的带内插损S21比仿真设计的要大1～2dB,这是因为滤波器相对频带仅为4%左右,此时耦合线的辐射损耗对Q值影响大,导致带内衰减加大。
扇形线应用于微波有源器件的直流偏置电路中,它与隔直电容一起确保直流偏置与射频信号的隔离。
扇形的长度和连线长度都为中心频率1/4波长左右,连线一般作成弯曲的形式,便于对其长度进行微调,夹角为45°。
如图4扇形线的S 11和S22参数仿真图所示,扇形偏线在5.7GHz～5.9GHz频段内,插损小于0.5dB,其回波损耗约大于40dB,故能较好地对射频信号进行隔离。
2 接收机电路设计技术2.1 OBU电路设计OBU电路框图如图5所示,SB_out为唤醒直流输出信号,DATA_out为解调后的下行FMO码输出,MOD为下行的2MHz载波的BPSK调制信号输入端,OBU有闲置、下行和上行方式三种工作模式,由WK_in和T/R来选择控制。
OBU的唤醒灵敏度约为-40dBm,转发损耗约为-6dB。
在PCB制作时,要注意周边器件尽量靠近IC,布线尽量短,减少分布参数的影响。
在RF端口接一1/4波长的短接线到地,保护OBU 不受静电或其它瞬态干扰损坏。
2.2 RSU接收机低噪声放大电路为了更好地达到噪声与增益的平衡,本系统采用了两级低噪声放大。
要把1dB压缩点小、噪声系数小和增益大的作为前级放大。
要注意低噪管的防静电保护和电磁屏蔽,防止其振荡影响性能。
2.3 RSU接收机混频器电路设计一般说来,无源平衡混频器的性能最好,它具有较高的二阶、三阶截获点,有更好的噪声平衡性能,但缺点是需要大的本振功率并具有较大的变频损耗。
这里采用无源双平衡混频器MMIC,在RF信号频率为5.8GHz、本振LO输入功率为10dBm 的情况下,变频损耗为8dB,双边噪声系数为5dB(双边带为8dB),输入1dB压缩点为9dBm,三阶互调截断输入点为14dBm,本振-射频信号的隔离度为30dB,本振-中频的隔离度为25dB。
2.4 RSU接收机中频滤波/放大电路中频系统的频率特性如中心频率、通频带、带内起伏、带外衰减等主要取决于中频滤波器,通常为LC型滤波器,这里采用低通-高通构成的带通滤波器。
BPSK 信号的频谱类似载波抑制的双边带,其带宽为基带信号带宽的2倍,即500kHz。
但考虑到2MHz或1.5MHz作为载波中心频率,所以滤波器中心频率为1.75MHz,3dB带宽为1MHz,带外抑制在0.3MHz 处大于30dB,滤除因反射强耦合混频后产生的直流低频信号,在10MHz处大于35dB,防止带外信号的干扰。
中频放大器由四级组成,前三级为低噪声系数和宽频带工作范围的双极型放大器MMIC,末级为视频宽带运放。
四级增益共为76dB左右。
因为增益高,很容易导致正反馈产生自激,可在级间并接稳定电阻到地,一般为100Ω左右。
2.5 RSU接收机系统指标测试RSU接收机系统指标测量方案如下:接收机本振端输入频率为5797.5MHz,功率为10dBm的频率源,网络分析仪HP8753ET输出端经衰减器衰减后与接收机信号端相连,HP8753ET输出频率为5799.5MHz的单频连续波,功率可调整,用频谱仪测试中放2MHz频率处的输出功率值,测试结果如表1。
由表1可见,实际的本体噪声要比设计的大2dB左右。
在输入为-97dBm处,输出信号信噪比S/N为11dB。
当接收机信号端输入功率为-82dBm时,出现削顶失真。
但在接收机信号端输入功率为-97dBm～-84dBm时,增益为+87dB,基本都呈线性放大,满足系统要求。
本文提出了一套5.8GHz的微波接收机电路,并给出了实验结果。
它可应用于基于DSRC的高速公路无线不停车收费系统或其他工作频率为5.8GHz的无线通信系统。
参考文献1 Global specification For Short Range Communication.2 Tamas Vlasits and E.Korolkiewicz.A 5.8GHz Microwave Link for Automatic Debiting Applications.Microwave Journal,July 1995;(7):80～893 陈小舟.数字无绳电话射频接收机设计.微波与卫星通信,1996;(3):33～36。