本文關(guān)鍵詞：盲信號(hào)接收機(jī)高頻數(shù)字電路電磁兼容設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微電子技術(shù)和相關(guān)工藝的飛速發(fā)展,多層印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)也隨之越來越復(fù)雜,同時(shí)工作頻率不斷提高。PCB的設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入GHz以上的階段,但是隨之頻率的提高,帶來了一系列電磁干擾問題。工作時(shí)鐘／信號(hào)總線上升時(shí)間達(dá)到了皮秒級(jí),信號(hào)的高頻諧波分量也隨之增加,產(chǎn)生了頻譜范圍更寬的電磁輻射,給系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)帶來了極大的挑戰(zhàn)。在高頻情況下,常用的元器件會(huì)表現(xiàn)出一系列寄生特性,例如即使很短的傳輸線可能成為輻射天線,形成電磁干擾(EMI)。因此,在現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)中,電磁兼容性得到了越來越多的關(guān)注。本文首先說明了高速信號(hào)和高頻電路的定義,介紹了PCB傳輸線理論和傳輸線對(duì)外輻射原理,包括電偶極子輻射和磁偶極子輻射。其次,以盲信號(hào)接收機(jī)高頻數(shù)字電路為研究對(duì)象,介紹了接收機(jī)高頻數(shù)字電路的硬件設(shè)計(jì),提出了一種從Cadence中PCB版圖到SIwave中建立仿真模型的方法,對(duì)盲信號(hào)接收機(jī)高頻數(shù)字電路的PCB模型進(jìn)行了諧振模式、輻射仿真分析,得到了100MHz到1GHz范圍內(nèi)的諧振情況和遠(yuǎn)場(chǎng)近場(chǎng)輻射結(jié)果,并對(duì)仿真結(jié)果分析,對(duì)可能出現(xiàn)的EMI問題提出了相關(guān)改進(jìn)措施,提高了系統(tǒng)的電磁兼容性能。同時(shí),研究了在高頻下過孔所產(chǎn)生的寄生電容、寄生電感對(duì)PCB的EMI的影響,針對(duì)接收機(jī)PCB的過孔提出了相關(guān)優(yōu)化措施,介紹了一些PCB設(shè)計(jì)遵循的準(zhǔn)則。再次,為了進(jìn)行高頻數(shù)字電路在正常工作情況下的電磁兼容性能測(cè)試,詳細(xì)闡述了保證高頻電路正常工作所必需的軟件設(shè)計(jì),主要是FPGA邏輯設(shè)計(jì),包括設(shè)計(jì)思路和模塊劃分,各模塊的邏輯設(shè)計(jì),并進(jìn)行了工作性能測(cè)試,保證了系統(tǒng)可以正常工作。最后,對(duì)盲信號(hào)接收機(jī)高頻電路的PCB工作狀態(tài)下的輻射發(fā)射情況進(jìn)行了測(cè)試,包括遠(yuǎn)場(chǎng)輻射測(cè)試和近場(chǎng)輻射測(cè)試,與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了仿真的正確性。針對(duì)測(cè)試中出現(xiàn)的高頻諧波頻點(diǎn)和諧振頻點(diǎn)輻射較強(qiáng)情況采取了改進(jìn)措施,對(duì)比改進(jìn)前后的測(cè)試結(jié)果,證明措施有效。同時(shí),提出了尚存的不足之處和今后的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：PCB 電磁兼容 SIwave 高頻
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN03;TN851
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 研究背景與現(xiàn)狀11-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)15-17
• 1.2.1 國(guó)外研究動(dòng)態(tài)15-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)16-17
• 1.3 本文主要研究工作及結(jié)構(gòu)安排17-19
• 2 PCB傳輸線基本理論和輻射原理19-26
• 2.1 高速信號(hào)和高頻電路19
• 2.2 PCB傳輸線理論19-22
• 2.2.1 PCB傳輸線模型20
• 2.2.2 傳輸線方程20-22
• 2.3 PCB傳輸線對(duì)外輻射原理22-25
• 2.3.1 電偶極子輻射22-23
• 2.3.2 輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)和輻射近場(chǎng)區(qū)23-24
• 2.3.3 磁偶極子輻射24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 接收機(jī)高頻電路硬件設(shè)計(jì)和電磁兼容性能分析26-55
• 3.1 接收機(jī)高頻數(shù)字電路系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)26-28
• 3.2 仿真軟件介紹及建模過程28-30
• 3.3 PCB傳輸線輻射分析30-37
• 3.3.1 PCB傳輸線的差模輻射30-35
• 3.3.2 PCB傳輸線的共模輻射35-37
• 3.4 PCB板諧振分析37-44
• 3.4.1 簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的諧振分析37-39
• 3.4.2 高頻數(shù)字電路PCB諧振分析39-43
• 3.4.3 諧振分析總結(jié)43-44
• 3.5 電磁場(chǎng)分布分析44-49
• 3.5.1 近場(chǎng)電磁場(chǎng)分布44-48
• 3.5.2 遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)分布48-49
• 3.5.3 電磁場(chǎng)分布總結(jié)49
• 3.6 過孔對(duì)PCB輻射影響分析49-54
• 3.6.1 PCB過孔理論49-50
• 3.6.2 過孔對(duì)PCB電磁輻射影響50-53
• 3.6.3 過孔對(duì)PCB輻射影響分析總結(jié)53-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 4 接收機(jī)高頻電路軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-68
• 4.1 設(shè)計(jì)思路和模塊劃分55-64
• 4.2.1 指令譯碼模塊57-58
• 4.2.2 時(shí)鐘分頻模塊58-59
• 4.2.3 數(shù)據(jù)寫入模塊59-62
• 4.2.4 SRAM控制模塊62-63
• 4.2.5 數(shù)據(jù)讀取模塊63-64
• 4.2 工作性能測(cè)試64-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 5 PCB輻射發(fā)射測(cè)試68-77
• 5.1 遠(yuǎn)場(chǎng)輻射測(cè)試68-70
• 5.2 近場(chǎng)輻射測(cè)試70-75
• 5.3 改進(jìn)后輻射測(cè)試75-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 6 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 本文主要工作和總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集84

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