射频通讯电路模组实验(四

1、射頻接收端低雜訊降頻電路的設計製作與測量射頻通訊電路模組實驗(四 )射頻接收端低雜訊降頻電路的設計製作與測量一、 實驗目的在一厚度為1.2mm，長寬各為50mm與40mm的玻璃纖維雙面感光電路板製作一降頻電路，以瞭解射頻接收部分的前端電路原理。使用PHILIPS公司所生產的UAA2073M積體電路，並測量轉換增益、雜訊指數、影像拒絕力、隔離度與各埠的反射係數等重要參數。二、 實驗設備1消耗材料(1)FR4玻纖雙面感光電路板(=4.5,Thickness=1.2mm,Loss tangent=0.014)(2)PHILIPS積體電路UAA2073M一顆(3)晶片型電阻電容(4)50歐姆SMA接頭

2、 2模擬軟體 (1) MDS： 系統訊號模擬 (2) AutoCAD ： 畫出所設計的微帶線電路圖樣3印刷電路板製造器材(1)雷射印表機:在透光紙上印出微帶線的電路接線圖(2)曝光機 在玻纖板上製出微帶線的光罩(3)顯像槽:把不需要的光阻洗掉(4)蝕刻機:把不需的銅箔蝕刻掉(5)裁板機:剪裁所需要的玻纖板尺寸4量測儀器(1) HP8594E頻譜分析儀(2)HP8713B純量網路分析儀(3)HPESGD4000訊號產生器(4)HP89441向量訊號分析儀(5)HP33120A基頻訊號產生器三、實驗原理UAA2073M是一顆使用於GSM 行動電話具影像拒絕功能之前端低雜訊降頻積體電路，圖一是其IC

3、內部方塊圖，包含了接收端的低雜訊放大器和降頻混波器。接收部份（RECEIVE SECTION）的頻率範圍從 925 960 MHz 為行動台的接收頻率，發射部份（TRANSMIT SECTION）的頻率範圍從 890 915 MHz 為基地台的接收頻率，因此它是一顆可以使用於行動台和基地台的積體電路，其內部結構圖如下：其中降頻混波器基本原理，以下圖來做解說: 混波器的輸出電流與輸入電壓可用泰勒展開式來近似: 其中為輸出直流值，是所有輸入信號的合成電壓，若忽略高次項且，則 上式中，第一項是直流成份，第二項是輸入信號的差頻，第三、四項是原來的輸入信號，第五項是輸入信號的和頻，第六、七項則是原輸入信

4、號的兩倍頻，降頻中我們只要輸入信號的差頻，其他頻率信號都應加以抑制，以免造成干擾。而UMA2073M的電路設計正是有此功能。四、實驗步驟1 閱讀UAA2073M的資料，瞭解內部功能及使用規格，詳見附錄五。2 配合接線圖如下，瞭解線路各部份及作用。3 使用AUTOCAD軟體繪製電路佈局圖。4 製作印刷電路板。5 將UAA2073M及晶片型電阻和電容銲接於電路板上。6 依照元件測量所得規格，在MDS軟體建立元件模型，以便做系統模擬。五、實驗成果1.將接收部分開啟(receive section on)設定本地振盪頻率(LO)為1017MHz、功率-7dBm，射頻(RF)功率-30dBm，在變動射頻

5、頻率的情況下，利用頻譜max hold功能列印出IF輸出功率變動圖。2.將接收部分開啟(receive section on)設定本地振盪頻率(LO)為1017MHz、功率-7dBm，射頻頻率(RF)為946MHz條件下，量測輸入功率對輸出功率曲線圖。觀察轉換增益及點。參考附錄二，用HP8594E測量轉換增益及雜訊指數。轉換增益 (dB)雜訊指數 (dB) (dBm)3.量測影像頻率射頻訊號(RF)本地振盪(LO)中頻輸出(IF) F=1088MHz PWR=30dBm F=1017MHz PWR=7dBm F=71MHz PWR= dBm F=946MHz PWR=30dBm F=1017M

6、Hz PWR=7dBm F=71MHz PWR= dBm 影像頻率抑制能力 dBm。4.再將發射部分開啟(trasmit section on設定本地振盪頻率(LO)為850MHz、功率-7dBm，射頻(RF)功率-30dBm, 重測步驟1到步驟3。5.測量各埠的反射係數曲線。6.用HP33120A基頻訊號產生器配合HPESGD4000數位訊號產生器及HP89441向量訊號分析儀測量頻譜圖、及解調後之波眼圖、星座圖及EVM(error vector magnitude)值參考附錄六7.用MDS模擬低雜訊降頻器之系統訊號，並展示出頻譜圖、波眼圖、星座圖及BER(bit error rate)值參考附錄一。六、討論1 在實驗成果1中，若IF的輸出功率隨頻率變動很大，其原因為何。2 何謂影像頻率?在接收機中若無法將影像頻率抑制在較低的輸出功率下，對還原基帶訊號而言會有什麼影響?實驗中是否將影像頻率抑制在 -30dBm以下?3 在規格表中有一項CP1RX和CP1TX其意義為何?若我們在量測轉換增益時，將入射RF訊號訂定在-20dBm是否會有問題，試討論之。4 附上光罩佈局圖並標明尺寸。5 繳交成品電路。七、參考文獻1 S. A. Mass, 'Microwave Mixers'.2 U. L. Rohde and T.N. Bucher, 'Communicati