電路設計 - PCB RF電路的基本特徵是什麼？

在這裡, 四個基本特徵 射頻電路 將從射頻介面的四個方面進行解釋, 小預期訊號, 大干擾訊號, 和相鄰通道干擾, 並給出了在PCB設計過程中需要特別注意的重要因素.

射頻電路模擬的射頻介面

無線發射器和接收器在概念上分為兩部分：基頻和射頻. 基頻包括發射器輸入信號的頻率範圍和接收器輸出信號的頻率範圍. 基頻頻寬决定了數據在系統中流動的基本速率. 基頻用於提高資料流程的可靠性，並在特定資料傳輸速率下减少發射器施加在傳輸介質上的負載. 因此, 當在電腦上設計基頻電路時，需要大量的信號處理工程知識 PCB板. 發射器的射頻電路可以將處理後的基帶信號轉換和上轉換為指定通道, 並將該訊號注入傳輸介質. 相反地, 接收器的射頻電路可以從傳輸介質獲得訊號, 並將頻率轉換為基頻.

發射器有兩個主要的PCB設計目標：第一個目標是它們必須傳輸特定的功率，同時消耗盡可能少的功率。 第二，它們不能干擾相鄰通道中收發器的正常操作。 就接收器而言，有3個主要的PCB設計目標：第一，它們必須準確地恢復小訊號； 其次，它們必須能够消除所需通道之外的干擾訊號； 最後，像發射器一樣，它們必須消耗非常小的功率。

射頻電路 大干擾訊號的類比

接收器必須對小訊號非常敏感，即使存在大干擾訊號（障礙物）。 當試圖接收微弱或長距離傳輸訊號，並且附近的强大發射器正在相鄰通道中廣播時，就會出現這種情況。 干擾訊號可能比預期訊號大60～70dB，並且可以在接收器的輸入級期間在大量覆蓋範圍內使用，或者接收器可以在輸入級期間產生過多雜訊以封锁正常訊號的接收。 如果在輸入階段，干擾源將接收器驅動到非線性區域，則會出現上述兩個問題。 為了避免這些問題，接收器的前端必須非常線性。

囙此，“線性”也是接收器PCB設計中的一個重要考慮因素。 由於接收器是窄帶電路，囙此通過量測“互調失真（互調失真）”進行計數來量測非線性。 這涉及使用位於中心頻帶的兩個頻率相似的正弦波或余弦波來驅動輸入信號，然後量測其互調乘積。 一般來說，SPICE是一種耗時且成本高的模擬軟件，因為它必須執行許多環路操作才能獲得所需的頻率分辯率，以瞭解失真。

射頻電路模擬的小期望訊號

接收器必須非常敏感，以檢測小的輸入信號。 一般來說，接收器的輸入功率可以小到1mV。接收器的靈敏度受到其輸入電路產生的雜訊的限制。 囙此，雜訊是接收器PCB設計中的一個重要考慮因素。 此外，使用類比工具預測雜訊的能力是必不可少的。 圖1是典型的超外差接收器。 首先對接收訊號進行濾波，然後通過低雜訊放大器（LNA）放大輸入信號。 然後使用第一個本地振盪器（LO）與該訊號混合，將該訊號轉換為中頻（IF）。 前端電路的雜訊效能主要取決於低雜訊放大器、混頻器和本振。 雖然傳統的SPICE雜訊分析可以發現低雜訊放大器的雜訊，但對於混頻器和本振來說是無用的，因為這些塊中的雜訊將受到大本振訊號的嚴重影響。

小輸入信號要求接收器具有强大的放大功能，通常需要120 dB的增益。 在這樣高增益的情况下，從輸出端子耦合回輸入端子的任何訊號都可能導致問題。 使用超外差接收器架構的重要原因是，它可以將增益分佈在多個頻率以减少耦合機會。 這也使得第一個本振的頻率不同於輸入信號的頻率，這可以防止大干擾訊號被小輸入信號“污染”。

出於不同的原因，在一些無線通訊系統中，直接轉換或零差架構可以取代超外差架構。 在這種架構中，射頻輸入信號在一個步驟中直接轉換為基頻。 囙此，大部分增益在基頻，並且本振和輸入信號的頻率相同。 在這種情況下，必須瞭解少量耦合的影響，並且必須建立“雜散訊號路徑”的詳細模型，例如通過基板、封裝引脚和耦合之間的鍵合線（鍵合線）的耦合，以及通過電源線的耦合。

相鄰通道干擾 射頻PCB類比

失真在發射器中也起著重要作用。 輸出電路中發射器產生的非線性可能會擴展相鄰通道中發射訊號的頻寬。 這種現象被稱為“光譜再生”。 在訊號到達發射器的功率放大器（PA）之前，其頻寬是有限的； 但是PA中的“互調失真”將導致頻寬再次新增。 如果頻寬新增過多，發射器將無法滿足其相鄰通道的功率要求。 事實上，在傳輸數位調製訊號時，不可能使用SPICE預測頻譜的進一步增長。 因為必須類比約1000個符號（symbol）的傳輸以獲得代表性頻譜，並且還需要高頻載波，這將使SPICE瞬態分析不切實際。