PCB科技 - PCB射頻電路的基本特性

基本特徵 印刷電路板射頻電路

The small expected signal of RF circuit simulation

The receiver must detect small input signals very sensitively. 一般來說, 接收器的輸入功率可小至1mV. 接收器的靈敏度受到其輸入電路產生的雜訊的限制. 因此, 雜訊是設計中的一個重要考慮因素 印刷電路板設計 接收器的. 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機. 首先對接收到的訊號進行濾波, and then the input signal is amplified by a low noise amplifier (LNA). Then use the first local oscillator (LO) to mix with this signal to convert this signal into an intermediate frequency (IF). 前端電路的雜訊效能主要取決於低雜訊放大器, 混合器和LO. 雖然傳統的SPICE雜訊分析可以發現低雜訊放大器的雜訊, 它對混合器和LO沒有用, 因為這些塊中的雜訊將受到大LO訊號的嚴重影響.

小的輸入信號要求接收機具有强大的放大功能，通常需要120 dB的增益。 對於這樣高的增益，從輸出端子耦合回輸入端子的任何訊號都可能導致問題。 使用超外差接收機結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的機會。 這也使得第一個LO的頻率與輸入信號的頻率不同，這可以防止大干擾訊號被小輸入信號“污染”。

由於不同的原因，在一些無線通訊系統中，直接轉換或零差結構可以取代超外差結構。 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，大部分增益位於基頻，並且LO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。

射頻電路模擬中的鄰道干擾

失真在發射機中也起著重要作用。 由輸出電路中的發射機產生的非線性可以在相鄰通道中擴展發射訊號的頻寬。 這種現象被稱為“光譜再生”。 在訊號到達發射機功率放大器（PA）之前，其頻寬受到限制； 但PA中的“互調失真”將導致頻寬再次新增。 如果頻寬新增過多，發射機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。 由於大約有1000個數位記號（symbol），必須類比傳輸操作才能獲得代表性的頻譜，還需要組合高頻載波，這將使SPICE瞬態分析不切實際。

射頻電路模擬中的大干擾訊號

接收機必須對小訊號非常敏感，即使存在大干擾訊號（障礙物）。 當試圖接收微弱或遠距離傳輸訊號，而附近的强大發射機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60～70 dB，並且在接收機的輸入級期間可以在大量覆蓋範圍內使用，或者接收機可以在輸入級期間產生過多的雜訊來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，在印刷電路板上設計接收器時，“線性”也是一個重要的考慮因素。 由於接收機是窄帶電路，囙此通過量測“互調失真（互調失真）”來量測非線性以計數。 這涉及使用兩個頻率相似且位於中心頻帶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是一個耗時且成本高的模擬軟件，因為它必須執行許多週期才能獲得所需的頻率分辯率來理解失真。

射頻電路模擬的射頻介面

無線發射機和接收機在概念上分為兩部分：基頻和射頻。 基頻包括發射機輸入信號的頻率範圍和接收機輸出信號的頻率範圍。 基頻的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機對傳輸介質施加的負載。 囙此，在印刷電路板上設計基頻電路時需要大量的信號處理工程知識。 發射機的射頻電路可以將處理後的基帶信號轉換和上變頻到指定的通道，並將該訊號注入傳輸介質。 相反，接收機的射頻電路可以從傳輸介質獲取訊號，並將頻率轉換和降低到基頻。

發射器有兩個主要 印刷電路板 design 目標：第一，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工作. 就接收人而言, 主要有3種 印刷電路板設計 目標：第一, 他們必須準確地恢復小訊號； 第二, 它們必須能够消除所需通道外的干擾訊號； 最後一個, 就像發射機一樣, 它們的耗電量必須非常小.