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到了射頻微波頻段,盒子尺寸也是要注意的

2023/06/13
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前幾天,有朋友問(wèn)了我這樣一個(gè)問(wèn)題。

他給我發(fā)了一個(gè)仿真圖,仿真圖看上去很簡(jiǎn)單,就是一根U型的微帶線,放在一個(gè)U型的盒體里面。

同時(shí),他也發(fā)了一個(gè)仿真結(jié)果,仿真結(jié)果上顯示,該微帶線的駐波在某個(gè)頻率前都OK,然后在某個(gè)頻率處突然變差,有個(gè)尖峰突起,然后過(guò)了這個(gè)頻率,又開(kāi)始降下來(lái)。

描述到這,作為射頻工程師的你,在你腦海里閃過(guò)的第一個(gè)可能原因是什么?

看到那個(gè)仿真曲線,我的第一感覺(jué),就是是不是盒子產(chǎn)生諧振了?

在文獻(xiàn)[1]中,作者做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),通過(guò)測(cè)試,可以切切實(shí)實(shí)地反映出諧振大概是個(gè)什么樣。

作者在一個(gè)板子上,焊接了一個(gè)屏蔽罩的底座,大小約是38.1mm*25.4mm*10.16mm。

然后,焊接了兩個(gè)SMA插座在屏蔽罩里面,接口在板子背面。

接著,通過(guò)VNA測(cè)試者兩個(gè)插座之間的損耗,來(lái)看加不加屏蔽罩蓋子時(shí),對(duì)損耗的影響。

當(dāng)沒(méi)有屏蔽罩時(shí),S21表示的是兩個(gè)插座之間自然的耦合。在低頻時(shí),兩者的耦合比較小,但是當(dāng)頻率升高時(shí),兩者的耦合會(huì)漸漸變大。

加上屏蔽罩的蓋子后,屏蔽罩變完整了,從測(cè)試曲線可以看出來(lái),盒子開(kāi)始變成具有多個(gè)諧振點(diǎn)的諧振腔。

如下圖所示。

對(duì)于一個(gè)高度為H,寬度為W,長(zhǎng)度為L(zhǎng)的盒體(W>L>H),各種各樣的TEM模式的頻率,可以大概的用下式進(jìn)行計(jì)算。H,W和L的單位為m,頻率的單位為MHz,假設(shè)屏蔽罩里面的媒質(zhì)是空氣。a,b,c的取值為0或者1.

主的諧振模,即最低的諧振頻率為T(mén)E101模式,對(duì)應(yīng)的頻率為7.1GHz左右。

從上圖的測(cè)試中,也可以看到,其第一個(gè)諧振點(diǎn)大概在7GHz左右,在這個(gè)點(diǎn),耦合度提高了30dB左右。

那盒子發(fā)生諧振,會(huì)有什么情況產(chǎn)生呢?

像以前調(diào)試低噪放的時(shí)候,可能會(huì)出現(xiàn)這種情況,就是沒(méi)蓋蓋子的時(shí)候,很正常,但是蓋上蓋子后,帶外就有一根譜。

你說(shuō)這根譜在帶外,有沒(méi)有影響?

有的時(shí)候,雖然自激發(fā)生在帶外,但是因?yàn)樽约さ漠a(chǎn)生,可能會(huì)影響放大器的工作偏置點(diǎn),進(jìn)而也影響管子的性能。

那可能你會(huì)說(shuō),那如果我?guī)?nèi)沒(méi)看到啥變化呢?

呃,這個(gè),我是看到過(guò)不管的,最后好像也沒(méi)出啥事情。

如果諧振頻率正好發(fā)生在工作帶寬內(nèi)的話,你可能會(huì)發(fā)現(xiàn),沒(méi)蓋蓋子的時(shí)候,增益平坦度很好,但是蓋上蓋子后,增益平坦度就又惡化了。

參考文獻(xiàn):

[1]?https://www.edn.com/shields-are-your-friend-except-when/

[2]?https://www.edn.com/shields-are-your-friend-except-when-part-2/

[3] Complete Wireless Design

 

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