【经验】射频收发器CHC2442的PCB布局要点、端口小结及相关配套软硬件的入门指导
UMS（United Monolithic Semiconductors）是全球通信、雷达、电子晶圆、射频系统的MMIC供应商。其24G雷达收发芯片，业界唯一GaAS工艺，占据全球市场份额60%以上。CHC2442就是其中一款雷达收发产品，本文提供了一份官方的应用笔记。
CHC2442射频收发器芯片简介
24G雷达技术如今在军事领域以及民用产品上已经得到了广泛的运用，譬如门禁识别、智能设备、测速定位仪器设备等。这些应用都会用到雷达方案，市面上的雷达收发方案，有着集成度不高、探测的范围及距离有限、灵敏度较低及成本超高等方面的劣势。UMS公司提供的CHC2442雷达收发方案，却有效的解决了这些问题，集成度目前堪称市面最强，其设计灵活，成本上也得到很好的控制，少量器件即可搭建起最小测试平台。CHC2442射频收发器工作在24GHz ISM频段，采用频率调制的连续波（FMCW），发射功率最大可达13dBm，接收增益37dB,采用3.3V供电，QFN封装可以有效的减少PCB布局成本。
硬件需求：
1，UMS官方DEMO板 n°502256A 或者客户自己设计的PCB板。
2，选配件：
●USB转SPI板（MCP2210）
●Mini口USB线缆
●连接线缆，如电源线和RF线缆
●带有专用软件的USB秘钥
●软件环境要求
Windows系统PC
安装MCP2210_SpiTerminal-v1.0.zip（USB-SPI客户端）
●CHC2442 SPI 寄存器定义和配置表格（CHC2442 SPI settings.xlsx）
文件需求：
CHC2442数据手册
CHC2442框图：
图1 CHC2442框图
CHC2442 PCB：
接下来的这个示例，可用来制作CHC2442 PCB参考设计：
●Rx 和 Tx 端口需要小心地走线和布局，从而避免耦合。
●更多的设计细节需要查阅“PCB_CHC2442.pdf”、“Eval_Board_CHC2442.pdf” & dxf 等文件。
图2 CHC2442 PCB设计图纸样例
CHC2442引脚描述：
图3 CHC2442引脚描述
偏置器件配置：
下面的推荐设计，可用于客户PCB设计以实现网络和解耦：
●所有的物件尽可能的设计在一起
●Vcc1, Vcc2, Vdd, Vvco, VLO/VTX
●Vtx1 & Vtx2 未使用
●推荐解耦如下图：
图4 推荐解耦设计
CHC2442端口小贴士：
1，预分频器1.5GHz端口：
●未使用1G5输出时，应保持浮空。
●当加载单端模式时，应该串入一个1nF的电容做AC耦合，以避免DC直流影响。
●无串行电容时可用做差分模式
2，PT端口：
●PT是Rx通道内置的测试引脚，用于检测接收链路是否正常。
●比如输入1MHz的方波到PT端，PT模式下SPI_B14＝'1' (B14控制RX通道自测试),那在IF输出上检索低电平信号PT_freq/2＝500kHz。
●这个端口可以用作检测接收链路是否正常，亦可在后续过程中调试。
图5 PT端口功能示意图
3，引脚27，SO：
这是24位移位寄存器的MSB输出位，这可以用来检查正确的数据是否已经通过移位REG加载完成。
4，ANA：
MUX输出 B16-B15=“11”，在内部是没有使用或连接的。
5，IF输出：
推荐的低直流电流配置如下：
●SPI设置：第17位设置为0，即Bit 17 =‘0’
●IF加载，Zif需要不小于500Ω，且在两输出端口路径上需要串上直流阻塞电容器
●外部的直流阻塞电容器可以用于HPF滤波
CHC2442 SPI推荐配置：
参见CHC2442 SPI 寄存器定义和配置表格（CHC2442 SPI settings.xlsx）
图6 SPI寄存器配置表
CHC2442 VCO调优斜率
参看CHC2442_Freq_vs_Vtune xls文件，该文件记录的是典型的VCO调优斜率数据，如下所示：
图7 VCO调优斜率图
CHC2422测试板+USB-SPI接口用户指南：
图8 CHC2422 测试版+USB-SPI
软件配置及使用：
1，拷贝文件MCP2210_SpiTerminal-v1.0.zip到电脑，然后解压文件。默认解压出文件夹MCP2210_SpiTerminal-v1.0。
2，在文件夹MCP2210_SpiTerminal-v1.0里面，启动MCP2210_SPI_Terminal.exe，启动后界面如下：
图9 CHC2442 SPI配置软件界面
3，连接USB-SPI和CHC2442测试板
图10 CHC2442与USB-SPI连接示意图
4，软件配置：设置界面
图11 软件视图
5，GP0设置与SPI参数设置
图12 GP0与SPI设置示意图
6，CHC2442 SPI寄存器设置
打开CHC2442 SPI settings.xlsx配置文件，在配置区域配置所需要配置的参数，完成配置，得出24位配置数据。参考图6示意。
7，数据填充
将上一步骤得到的SPI 24位寄存器配置数据，填充到软件中的数据发送区域，分3行，高字节在上，如图13所示。
图13 填写24位寄存器值到发送数据区
8，传输数据
寄存器配置数据完成后，点击‘传输SPI数据’按键，至此，CHC2442已配置到所期望的配置值。
图14 开始传输SPI数据按钮
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评论
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mmfan Lv5. 技术专家 2019-07-19很不错啊 -
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Jordon Lv4. 资深工程师 2019-01-31很nice -
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Clarence Lv8. 研究员 2018-10-24学习 -
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wch7475 Lv8. 研究员 2018-10-17参考学习 -
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国丰 Lv7. 资深专家 2018-08-18参考下 -
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yuyu Lv8. 研究员 2018-08-18学习了！
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产品型号
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品类
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RF Bandwidth (GHz)min
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RF Bandwidth (GHz)max
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Gain RX(dB)
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Gain TX(dB)
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Pout TX(dBm)
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NF RX(dB)
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Number of Bit Atten.
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Bias(mA)
|
Bias(V)
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Case
|
|
CHC2442-QPG
|
传感器
|
24
|
24.5
|
37
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VCO incl.
|
13.5
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11.5
|
5
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225
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3.3
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QFN
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选型表 - UMS 立即选型
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