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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(shí)驗(yàn)構(gòu)建電路方便的平臺(tái)。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(duì)于高頻信號(hào)在面包板上的表現(xiàn)形式到底如何？下面通過(guò)一些簡(jiǎn)單的測(cè)試來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。
02 實(shí)驗(yàn)器材
實(shí)驗(yàn)器材包括有以下幾個(gè)方面：
1. 頻譜儀
這里使用了一臺(tái) DSA815 頻譜儀，它具有“Trace”功能，可以用于測(cè)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(guò)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(guò) Python 繪制的頻譜圖。
▲ DSA815 讀取的數(shù)據(jù)
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2. 面包板
測(cè)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(hào)測(cè)試
1.DSA815 輸出信號(hào)
設(shè)置 DSA815 TG 輸出 0dbm 信號(hào)。在它的 TG 輸出端口增加 50Ω的電阻負(fù)載。使用示波器測(cè)量 50Ω上的波形。此時(shí)設(shè)置頻率范圍是：10~150MHz。
▲ TG 輸出信號(hào)施加在 51Ω負(fù)載電阻，使用示波器測(cè)量輸出信號(hào)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(cè)量 TG 輸出電壓波形
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根據(jù)信號(hào)的峰峰值 Vpp=0.532V，可以算出此時(shí)的其他參數(shù)：
- 信號(hào)的峰峰值 Vpp = 0.532V;信號(hào)的有效值 Vrsm = Vpp/2/sqrt(2) = 0.188V 信號(hào)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(guò)直插線在面包板上相連，看一下他們之間的耦合信號(hào)的情況。
（1）通過(guò)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(hào)的頻譜。
▲ 直接相連所得到頻譜圖
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（2）通過(guò)面包板直接相連
通過(guò)連接線將射頻信號(hào)在面包板上相連。兩個(gè)插針相距 200mil（即兩排插孔）。
▲ 通過(guò)面包板直接連接
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此時(shí)對(duì)應(yīng)的 DSA815 測(cè)量的頻譜特性為：
▲ 直接相連下，頻譜圖
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下面將兩個(gè)曲線對(duì)比，會(huì)發(fā)現(xiàn)他們有區(qū)別但相差不超過(guò) 2.5dBm.
▲ 對(duì)比直接相連與在面包板上相連對(duì)應(yīng)的頻譜曲線
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（3）在面包邊上錯(cuò)位不相連
A. 底線相連
兩個(gè)接頭僅僅是底線相連，信號(hào)線左右分開(kāi)。
下面的曲線表明，面包板上對(duì)于輸入信號(hào)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(hào)對(duì)應(yīng)的輸出頻譜曲線
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B. 信號(hào)線相連
僅僅將同軸電纜中的相連，底線分開(kāi)。對(duì)應(yīng)的信號(hào)功率頻譜如下：
▲ 信號(hào)線相連，底線分開(kāi)使得頻譜
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C. 信號(hào)線相距不同位置
將輸入信號(hào)與輸出信號(hào)在面包板上相距一定位置，測(cè)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(duì)應(yīng)的位置。
▲ 兩個(gè)信號(hào)線在面包板上相距 21 格的位置
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測(cè)量輸入輸出之間的耦合關(guān)系如下圖所示。可以看出。面包板在不同的頻率范圍內(nèi)對(duì)具有不同的耦合關(guān)系。在 40MHz, 115MHz 左右出現(xiàn)了兩個(gè)峰值。而對(duì)于 20MHz 以內(nèi)， 65MHz~90MHz,大于 135MHz 的頻譜耦合強(qiáng)度就弱了。
由此可見(jiàn)，對(duì)于普通低于 20MHz 之內(nèi)的電路實(shí)驗(yàn)，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(cè)量輸入輸出之間相距的距離（100mil 為單位），每相差一格測(cè)量所對(duì)應(yīng)的頻譜曲線。從 1 到 21 。距離越遠(yuǎn)，面包板的的信號(hào)耦合強(qiáng)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(duì)于在面包上所做的高頻電路實(shí)驗(yàn)，需要克服的是面板版內(nèi)的信號(hào)耦合問(wèn)題。對(duì)于低于 20MHzy 以下的信號(hào)。在相距一格之內(nèi)的射頻耦合強(qiáng)度小于 40dB。這對(duì)于大多數(shù)的數(shù)字和模擬線路實(shí)驗(yàn)都是允許的。
對(duì)于處在 40MHz，110MHz 左右的高頻信號(hào)，班內(nèi)的耦合強(qiáng)度很高。特別是在相距 1 格的情況下，對(duì)于 40MHz 左右的信號(hào)，相互之間耦合損耗只有 10 多個(gè) dB，這就有可能使得很多數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾。
