PCB科技 - 射頻PCB電路特性

iPCB介紹了 RF PCB電路 從四個方面：射頻介面, 預期訊號小, 大干擾訊號和相鄰通道的干擾, 並給出了PCB設計過程中需要特別注意的重要因素.

射頻介面 RF PCB電路 類比

在概念上，無線發射機和接收機可分為兩部分：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。 基頻頻寬决定了系統中資料流程的基本速率。 基頻用於提高資料流程的可靠性，並减少特定資料傳輸速率下發射機對傳輸介質施加的負載。 囙此，在設計PCB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頻訊號轉換到指定的通道，並將訊號注入傳輸介質。 相反，接收機的射頻電路可以從傳輸介質中獲取訊號，並將頻率轉換和降低到基頻。

發射機有兩個主要的PCB設計目標：它們必須以盡可能少的功率傳輸特定功率。 其次，它們不能干擾相鄰通道中收發器的正常工作。 就接收機而言，有3個主要的PCB設計目標：首先，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； 而且，像發射機一樣，它們必須消耗很少的功率。

大干擾訊號輸入 RF PCB電路 類比

接收機必須對小訊號敏感，即使存在大干擾訊號（障礙物）。 當試圖接收微弱或遠程傳輸訊號，而附近的强發射機正在相鄰通道上廣播時，就會發生這種情況。 干擾訊號可能比預期訊號大60～70 dB，在接收機的輸入相位通過大量的覆蓋來阻斷正常的訊號接收，或使接收機在輸入相位產生過多的雜訊。 如果接收機在輸入相位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PCB接收機設計中的一個重要考慮因素。 由於接收機是窄帶電路，囙此通過量測“互調失真”來計算非線性。 這涉及到使用兩個頻率相似且位於帶內的正弦波或余弦波來驅動輸入信號，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週期才能獲得所需的頻率分辯率來理解失真。

RF PCB電路

小預期訊號輸入 RF PCB電路 類比

接收器必須對小的輸入信號敏感。 一般來說，接收機可以輸入1mv的小功率。接收機的靈敏度受到其輸入電路產生的雜訊的限制。 囙此，雜訊是PCB接收機設計中的一個重要因素。 此外，有必要具備使用模擬工具預測雜訊的能力。 圖1是典型的超外差接收機。 接收訊號經過濾波，然後由低雜訊放大器（LNA）放大。 然後將訊號與本地振盪器（LO）混合，以將訊號轉換為中頻（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。 雖然通過傳統的spice雜訊分析可以發現LNA的雜訊，但對於混頻器和lo來說是無用的，因為這些塊中的雜訊會受到大lo訊號的嚴重影響。

較小的輸入信號要求接收器具有較大的放大功能，通常需要120 dB的增益。 在如此高的增益下，從耦合返回到輸入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上，以降低耦合概率。 這也使得每個Lo的頻率與輸入信號的頻率不同，這可以防止大干擾訊號“污染”小輸入信號。

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，囙此大部分增益在基頻中，lo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源線的耦合。

相鄰通道干擾 RF PCB電路 類比

失真在發射機中也起著重要作用。 輸出電路中發射機的非線性會使發射訊號的頻寬在相鄰通道中擴展。 這種現象被稱為“光譜增長”。 在訊號到達發射機的功率放大器（PA）之前，其頻寬受到限制； 然而，PA內的“互調失真”將導致頻寬再次新增。 如果頻寬新增太多，發射機將無法滿足其相鄰通道的功率要求。 在傳輸數位調製訊號時，spice不能用於預測頻譜再生。 由於必須類比大約1000個符號才能獲得代表性的頻譜，並且還需要結合高頻載波，這將使spice瞬態分析不切實際。