PCB新聞 - PCB射頻電路的四個基本特性

本文從四個方面解釋了射頻電路的四個基本特性：射頻介面, 小預期訊號, 大干擾訊號和相鄰通道干擾, 並給出了在測試過程中需要特別注意的重要因素 印刷電路板 設計.

1、射頻電路模擬介面

在概念上，無線發射器和接收器可以分為兩部分：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。 囙此，在用印刷電路板設計基頻電路時，需要大量的信號處理工程知識。 發射器的射頻電路可以將處理後的基頻訊號轉換並提升到指定通道，並將訊號注入傳輸介質。 相反，接收器的射頻電路可以從傳輸介質獲得訊號，將頻率轉換並降低到基頻。

發射器有兩個主要的印刷電路板設計目標：第一個目標是它們必須以最小的功耗傳輸特定功率。 其次，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個主要的印刷電路板設計目標：第一，它們必須準確地恢復小訊號； 其次，它們必須能够消除除所需通道以外的干擾訊號； 最後，與發射器一樣，它們必須消耗很少的功率。

2、射頻電路模擬中的大干擾訊號

接收器必須對小訊號敏感，即使存在大干擾訊號（屏障）。 當試圖接收微弱或長距離傳輸訊號，並且附近有强大的發射器在相鄰通道中廣播時，就會發生這種情況。 干擾訊號可能比預期訊號大60～70dB，正常訊號的接收可能會被接收器輸入級中的大量覆蓋阻斷，或導致接收器在輸入級中產生過多雜訊。 如果接收器在輸入級被干擾源驅動到非線性區域，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”也是印刷電路板接收器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”來計算非線性。 這涉及使用兩個頻率相似的正弦波或余弦波（位於中心頻帶）來驅動輸入信號，然後量測其互動調製的乘積。 一般來說，spice是一種耗時且經濟高效的模擬軟件，因為它必須執行許多迴圈操作才能獲得所需的頻率分辯率來理解失真。

3、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 峎峎。接收器的靈敏度受到其輸入電路產生的雜訊的限制。 囙此，雜訊是印刷電路板接收器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。 接收到的訊號經過濾波，然後由低雜訊放大器（LNA）放大。 然後使用第一本地振盪器（LO）與訊號混合，將訊號轉換為中頻（if）。 前端電路的雜訊效率主要取決於低雜訊放大器、混頻器和本振。 雖然使用傳統的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。

一個小的輸入信號需要接收器具有强大的放大功能，通常需要120 dB的增益。 在如此高的增益下，從輸出耦合回輸入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降低耦合概率。 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“污染”小輸入信號。

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，本振與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，例如通過基板的耦合、封裝引脚和鍵合線之間的耦合以及通過電力線的耦合。

4、射頻電路模擬中相鄰通道的干擾

失真在發射器中也起著重要作用。 發射器在輸出電路中產生的非線性可能會擴展相鄰通道中傳輸訊號的頻寬。 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； 然而，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，spice不能用於預測頻譜的再生。 因為必須類比約1000個數位記號的傳輸以獲得代表性頻譜，並且還需要將其與高頻載波相結合，這將使spice的瞬態分析不切實際。