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通過TinySA看頻譜儀原理

jf_VLMkr9q5 ? 來源:ANSYS仿真迷 ? 2023-06-16 15:26 ? 次閱讀

這是一篇國外大哥對TinySA的原理分析,視頻中繪制了TinySA的設計框圖。TinySA是荷蘭一位牛人Erik開發的,并進行了源碼開源,最近我在學習的就是這個開源項目,幾個月時間,對它的原理有了一些理解。

wKgZomSMDrOALe6FAABybnWMOOs320.jpg

信-號-接-收

這個設計主要的內容就是信號接收,接收有兩種方式:

1、0-350MHz,采用二級混頻,第一級混頻為mini-circuits公司生產的ADE-25,這是一顆二極管架構的混頻器;

第二級混頻在SI4432內部。

2、260-960MHz,采用Direct模式,直接進入SI4432內部進行混頻并計算。

相比之下,第二種方式的精度肯定是更低。

濾-波-器

總共用了兩種:LPF、BPF

LPF

從框圖上看,第一種方式,先是經過衰減器、LPF然后才進入混頻器,這個LPF采用的是集總元器件(貌似叫橢圓濾波器)的方式本來是想用HFSS仿真一下,但是出于電腦原因,跑HFSS相當吃力了,再者這個LPF不需要太精確,個人認為原理圖仿真即可,Layout的時候盡量優化走線以及器件布局的寄生參數也就足夠了,看到網上的更高頻率的頻譜儀設計才用到微帶濾波器,那個就很有必要仔細仿真了。我就偷懶直接用ADS進行了原理圖的仿真

wKgaomSMDrOATY_AAADYa0G3LG8224.jpg

wKgaomSMDrOAMIi_AAB7xh0P6nY023.jpg

設計完之后,調試參數時學習到的點就是LNA和PA的匹配上,這些官方都有詳細的手冊和推薦參數,另外就是我使用的有源晶體,SI4432推薦使用30MHz的晶體,有源晶體有兩個不一樣的地方:

1、需要關閉芯片內部的自動調諧功能,也就是晶體的匹配電容,假如你使用無源晶體,那就需要注意選型上要和芯片最大補償電容相匹配;

2、另一個就是輸出的是方波,都知道方波的諧波成分相當多,這個在我調試過程中真是感受頗深,需要在時鐘上增加濾波消除諧波成分,正好套用以上的橢圓濾波器,修改參數調試發現效果相當好,雙重驗證這個LPF的效果,不過最終綜合考慮下還是簡單選擇了RC濾波,就幾十M的頻率用牛刀有點瞎搞了。另外值得一提的是雖然datasheet上有說明可以根據接收頻率調整晶體以適配接收靈敏度的優化,并指出詳情請聯系官網,官網上提問,無奈太過渺小沒有得到回應。

BPF

實際是一顆SAW濾波器,需要注意的是參數選型,因為實際我發現根本買不到作者用的SAW濾波器,所以對參數進行了了解,有三個主要參數:帶寬、阻抗、插入損耗。

帶寬:不能太大,推薦600K左右;

阻抗:50歐,對于非50歐的,輸入輸出需要LC匹配,參考datasheet,另外就是Layout需要注意GND的連接,建議L2接地以增加隔離;

插損:小于3dB,否則接收靈敏度會嚴重受影響,當然前面的LPF的插損也一樣較為關鍵。

好了,這就是目前DIY學習記錄的內容。后面看作者又出了升級版,有機會再研究研究。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:通過TinySA看頻譜儀原理

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