超聲波液位計不論是在研發(fā)、生產(chǎn)還是在維修中，有四項rf電氣指標肯定是必須測量的，中有三項是發(fā)射指標，即：射頻輸出功率、頻率誤差、相位誤差，還有一項是接收指標即靈敏度。相位誤差(pe)是一項非常重要的指標�！�
2 pe的定義
要想提高某項指標的水平，首先是必須了解那一項指標的定義。pe的定義是：它是指i路(同相)與q路(正交)之間的相位平衡度(phase balance)，換句話說即是：i與q之間的正交性誤差(
max {pe (j)} ≤20º
rms {pe (j) } = {∑nj =1pe2 (j)/n}1/2 ≤5º ,
j＝1，2，3，… n，n≥294 (1)
超聲波液位計綜測儀在測量和計算pe時，采樣時間一般取當前的10個突發(fā)(burst)長度(一個burst長度等于 577微秒)。
發(fā)射部分的方案考慮
目前主要有兩種方案：一種是上變頻方案；另一種是0ffset頻率方案。這兩種方案的差別在于rf已調(diào)信號的形成方法：前者是通過傳統(tǒng)的由if到rf的頻譜搬遷，而后者則是通過增加一個if pll，用其輸出來控制一個專用的發(fā)射vc0，從而達到實現(xiàn)rf調(diào)制信號的目的。從性能來看，后一方案的頻率誤差和pe較�。粡碾娐返膹碗s程度來看，前一方案簡單；從綜合的性能價格比來看，后一方案具有優(yōu)勢，故現(xiàn)在絕大多數(shù)的超聲波液位計都采用offset頻率方案，這有利于減小頻率誤差 和pe。詳細的方案可參閱有關(guān)的技術(shù)文獻，在此不再進一步地說明。
3．2 頻率合成器參考頻率fr的選擇
θ=ωt , dθ=t•dω+ω•dt , ω=2πf
從上式可以看出：在頻率誤差dω相同的情況下，降低頻率有利于減小dθ，因而可減小pe。超聲波液位計的fr有兩種選擇：13mhz或26mhz，從減小pe的角度來考慮，選13mhz為好。
3．3 在i／q正交調(diào)制器的輸入端采用lpf
該lpf一般采用無源rc型lpf。在gsm體制中，傳輸每一個bit的時間是3．69微秒，故傳輸速率是1000／3．69＝270．8kbps。在理論上，理論和實際測量都表明：在此帶寬內(nèi)的頻譜已包含了絕大部分的能量，因此選lpf的截止頻率為330khz是合 適的。我們可采用圖1所示的一階rc lpf電路。其截止頻率的計算公式為：
τ＝rc＝2×1000×220×10-12＝0．44μs
截止頻率＝1000／(2π·τ)＝1000／(6.28 × 0.44)＝362khz
(注：在工作頻段內(nèi)，電容呈現(xiàn)的阻抗應為幾千歐姆左右)
3．4 1／q正交調(diào)制器采用雙端輸入、輸出方式
與單端方式相比較，雙端方式可以降低串話(cross-talk)干擾，減小噪聲和pe。要采用雙端輸入、輸出方式，肯定會遇到單端與雙端之間的轉(zhuǎn)換問題，為了降低成本，一般均用無源 器件來完成轉(zhuǎn)換，常采用的電路是lg網(wǎng)絡(luò)或balun(一種平衡——不平衡轉(zhuǎn)換傳輸線變壓器)。現(xiàn)介紹一下如何設(shè)計lg型單端←→雙端轉(zhuǎn)換電路。電路如圖2所示。該電路的特點是：共用了7個lg元件，其成本比采用balun要低，但指標比采用balun要差一點。 具體采用何種電路，得由設(shè)計者根據(jù)情況來確定。在圖2中，由ll、cl組成lpf，其輸出的電壓滯后于電流；l2和c2組成hpf，其相位輸出特性與lpf相反，即輸出電壓超前于電流；c3、c4在工作頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)交流短路，同時隔離直流電壓；l3對中心工作頻率的阻抗等于與它相匹配器件的阻抗。對于e-gsm體制，發(fā)射的工作頻率為880~915mhz，中心頻率為897．5mhz。由lg一階lpf和hpf截止頻率的計算公式：
fc＝1／〔2π(lc)1/2〕＝915mhz(lpf)
fc＝1／〔2π(lc)1/2〕＝880mhz(hpf)
若取c1＝2．2pf(并臂阻抗取一百至數(shù)百歐姆左右)，則l1＝13．76nh。若取c2＝c1，則l2＝14．88nh。取值處理：對于lpf為了保證有一定的頻率設(shè)計余量，fc應加大一點即l1要減小一點，而對于hpf則相反。在工程中我們可取l1為12nh，l2為15nh。對于900mhz工作頻段，可取c3＝c4＝22pf(呈交流短路幾個歐姆)。若無特別說明，一般雙端rf的阻抗為2×50ω＝100ω，由此可算出：
l3=zl/2πf=100／(2×3.14x×897.5×106)
=17.74nh(實際可取18nh)
對于工作在其它頻率點的轉(zhuǎn)換電路，同樣可采用上述方法計算出各個元件的參數(shù)。http://www.hiaddragon.cn/
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