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01 為什么在面包板上玩射頻？
方便，當(dāng)然還是方便。面包板是進(jìn)行一些電子線路實驗構(gòu)建電路方便的平臺。多用于普通數(shù)字電路和模擬電路。一旦涉及到高頻電路，面面包就有很多方面不太適合了。
那么到底哪方面不適合？對于高頻信號在面包板上的表現(xiàn)形式到底如何？下面通過一些簡單的測試來回答這個問題。
02 實驗器材
實驗器材包括有以下幾個方面：
1. 頻譜儀
這里使用了一臺 DSA815 頻譜儀，它具有“Trace”功能，可以用于測量一些系統(tǒng)的頻率特性。
▲ DSA815 頻譜儀
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DSA815 還有具有聯(lián)網(wǎng)功能，可以通過網(wǎng)絡(luò)讀取它的數(shù)據(jù)，這樣便于分析。比如下面就是從 DSA815 讀取的數(shù)據(jù)通過 Python 繪制的頻譜圖。
▲ DSA815 讀取的數(shù)據(jù)
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2. 面包板
測試的面包板就是下面這種普通的使用所使用的面包板。
▲ 小型面包板
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03 初步信號測試
1.DSA815 輸出信號
設(shè)置 DSA815 TG 輸出 0dbm 信號。在它的 TG 輸出端口增加 50Ω的電阻負(fù)載。使用示波器測量 50Ω上的波形。此時設(shè)置頻率范圍是：10~150MHz。
▲ TG 輸出信號施加在 51Ω負(fù)載電阻，使用示波器測量輸出信號波形
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輸出波形的峰峰值（指的是中間高頻部分，不包括非常低頻的那部分的突出峰值）為 532mV。
▲ 測量 TG 輸出電壓波形
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根據(jù)信號的峰峰值 Vpp=0.532V，可以算出此時的其他參數(shù)：
- 信號的峰峰值 Vpp = 0.532V;信號的有效值 Vrsm = Vpp/2/sqrt(2) = 0.188V 信號在 50Ω上的功率 P50=0.708mW 輸出功率的 dBm：PdDm = log10(P50*1000)*10 = -1.5
2. 頻譜儀 TG 輸出與輸入在面包板上相連
將 DSA815 的 TG 輸出如輸入端口通過直插線在面包板上相連，看一下他們之間的耦合信號的情況。
（1）通過同軸電纜連接器直接相連
這種情況反映了 DSA815 本身在 TG 輸出信號的頻譜。
▲ 直接相連所得到頻譜圖
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（2）通過面包板直接相連
通過連接線將射頻信號在面包板上相連。兩個插針相距 200mil（即兩排插孔）。
▲ 通過面包板直接連接
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此時對應(yīng)的 DSA815 測量的頻譜特性為：
▲ 直接相連下，頻譜圖
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下面將兩個曲線對比，會發(fā)現(xiàn)他們有區(qū)別但相差不超過 2.5dBm.
▲ 對比直接相連與在面包板上相連對應(yīng)的頻譜曲線
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（3）在面包邊上錯位不相連
A. 底線相連
兩個接頭僅僅是底線相連，信號線左右分開。
下面的曲線表明，面包板上對于輸入信號線在僅僅底線相連情況下，仍然有近 -37dBm 的功率耦合。
▲ 底線信號對應(yīng)的輸出頻譜曲線
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B. 信號線相連
僅僅將同軸電纜中的相連，底線分開。對應(yīng)的信號功率頻譜如下：
▲ 信號線相連，底線分開使得頻譜
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C. 信號線相距不同位置
將輸入信號與輸出信號在面包板上相距一定位置，測量他們之間的耦合關(guān)系。
下圖是 DSA815 的輸出與輸出在面包板上相距 21 格是對應(yīng)的位置。
▲ 兩個信號線在面包板上相距 21 格的位置
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測量輸入輸出之間的耦合關(guān)系如下圖所示?？梢钥闯?。面包板在不同的頻率范圍內(nèi)對具有不同的耦合關(guān)系。在 40MHz, 115MHz 左右出現(xiàn)了兩個峰值。而對于 20MHz 以內(nèi)， 65MHz~90MHz,大于 135MHz 的頻譜耦合強度就弱了。
由此可見，對于普通低于 20MHz 之內(nèi)的電路實驗，面包板還是可以提供非常優(yōu)良的隔離絕緣環(huán)境的。
▲ 在相距 21 格的位置，輸入輸出之間的頻譜特性
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下面是測量輸入輸出之間相距的距離（100mil 為單位），每相差一格測量所對應(yīng)的頻譜曲線。從 1 到 21 。距離越遠(yuǎn)，面包板的的信號耦合強度月底。
▲ 相距不同距離輸入輸出之間的耦合頻譜
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04 結(jié)論
對于在面包上所做的高頻電路實驗，需要克服的是面板版內(nèi)的信號耦合問題。對于低于 20MHzy 以下的信號。在相距一格之內(nèi)的射頻耦合強度小于 40dB。這對于大多數(shù)的數(shù)字和模擬線路實驗都是允許的。
對于處在 40MHz，110MHz 左右的高頻信號，班內(nèi)的耦合強度很高。特別是在相距 1 格的情況下，對于 40MHz 左右的信號，相互之間耦合損耗只有 10 多個 dB，這就有可能使得很多數(shù)字信號和模擬信號產(chǎn)生較大的干擾。
