PCB科技 - PCB設計中射頻介面和射頻電路的特點

許多特別的 射頻電路特性 很難用幾句短句來解釋, 也不能使用傳統的模擬軟件對其進行分析, 比如香料. 然而, 市場上有一些EDA軟件具有複雜的算灋，如諧波平衡, 放炮方法, 等., 能够快速準確地類比射頻電路. 但是在學習這些EDA軟件之前, 您必須首先瞭解射頻電路的特性, 特別是一些恰當術語和物理現象的含義, 因為這是射頻工程的基礎知識.

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. 因此, 在電腦上設計基頻電路時，需要大量的信號處理工程知識 印刷電路板. 發射機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, 接收機的射頻電路可以從傳輸介質獲取訊號, 將頻率轉換並降低到基頻.

變送器有兩個主要 印刷電路板設計 goals: The first is that they must transmit a specific power while consuming the least power possible. 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之外的干擾訊號； 最後一個, 就像發射機一樣, 它們的耗電量必須非常小.

小期望訊號

接收器必須非常靈敏地檢測小的輸入信號。 一般來說，接收機的輸入功率可以小到1mV。接收機的靈敏度受到其輸入電路產生的雜訊的限制。 囙此，雜訊是接收機印刷電路板設計中的一個重要考慮因素。 此外，使用模擬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。 首先對接收訊號進行濾波，然後通過低雜訊放大器（LNA）對輸入信號進行放大。 然後使用第一個本地振盪器（LO）與該訊號混合，以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較大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，它可以將增益分配到多個頻率，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。

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。 如果接收機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。

因此, “線性”也是在 印刷電路板. 因為接收器是窄帶電路, 通過量測“互調失真”來量測非線性. 這涉及到使用兩個頻率相似的正弦波或余弦波，位於中心頻帶，以驅動輸入信號, 然後量測其互調的乘積. 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週期才能獲得所需的頻率分辯率來理解失真.

相鄰通道干擾

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。