PCB厂家讲解PCB画板知识-射频电路

PCB厂家讲解PCB画板知识-射频电路

本文从射频接口、期望信号小、干扰信号大、邻道干扰四个方面解读了射频电路的四个基本特征，并给出了PCB设计中需要特别注意的重要因素。

射频电路仿真的射频接口

从概念上讲，无线发射机和接收机可以分为基频和射频两部分。 基频包括发射机输入信号的频率范围和接收机输出信号的频率范围。 基频的带宽决定了数据在系统中流动的基本速率。 基带用于提高数据流的可靠性，减少发射机在特定数据传输速率下对传输介质施加的负载。 因此，在PCB上设计基频电路时需要大量的信号处理工程知识。 发射机的射频电路可以将处理后的基带信号转换升级到指定的通道，并将此信号注入到传输介质中。 相反，接收器的射频电路可以从传输介质中获取信号，并将频率转换并降低到基频。

发射器有两个主要的 PCB 设计目标：首先，它们必须以最小的功耗传输特定的功率。 其次，它们不会干扰相邻信道中收发器的正常操作。 就接收器而言，PCB设计目标主要有三个：首先，必须准确地恢复小信号； 其次，它们必须能够消除所需信道之外的干扰信号； 最后，像发射器一样，它们必须消耗很少的功率。

射频电路仿真中的小预期信号

接收器必须灵敏地检测小输入信号。 一般来说，接收器的输入功率可小至1μV。接收器的灵敏度受到其输入电路产生的噪声的限制。 因此，噪声是接收器PCB设计中的一个重要考虑因素。 此外，利用仿真工具预测噪声的能力也是必不可少的。 图 1 显示了典型的超外差接收机。 首先对接收到的信号进行滤波，然后通过低噪声放大器（LNA）对输入信号进行放大。 然后使用第一个本地振荡器 (LO) 与该信号混合，以将该信号转换为中频 (IF)。 前端电路的噪声效率主要取决于LNA、混频器和LO。 虽然使用传统的 SPICE 噪声分析可以找到 LNA 噪声，但这对于混频器和 LO 来说是无用的，因为这些模块中的噪声会受到大 LO 信号的严重影响。

小输入信号要求接收器具有很大的放大功能，通常需要高达120 dB的增益。 在如此高的增益下，任何从输出耦合回输入的信号都可能导致问题。 采用超外差接收机架构的重要原因是它可以将增益分布在几个频率上以降低耦合的概率。 这也使得第一个LO的频率与输入信号的频率不同，这样可以防止大的干扰信号“污染”小输入信号。

由于不同的原因，在一些无线通信系统中，直接变频或零差架构可以替代超外差架构。 在该架构中，射频输入信号直接一步转换到基频，因此大部分增益位于基频，LO 与输入信号的频率相同。 在这种情况下，必须了解少量耦合的影响，并且必须建立“杂散信号路径”的详细模型，例如通过基板的耦合、封装引脚与键合线之间的耦合以及 通过电源线耦合。

射频电路仿真中的大干扰信号

即使存在较大的干扰信号（阻塞信号），接收器也必须对小信号敏感。 当您尝试接收微弱或遥远的传输信号，并且附近有一个强大的发射器在相邻频道中广播时，就会发生这种情况。 干扰信号可能比预期信号大60~70dB，它可以通过在接收机输入相位大量覆盖，或者使接收机产生过多的噪声来阻挡正常信号的接收。 在输入阶段。 如果接收机在输入阶段被干扰源驱动进入非线性区，就会出现上述两个问题。 为了避免这些问题，接收器的前端必须非常线性。

因此，“线性度”也是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。 由于接收器是窄带电路，因此非线性通过“互调失真”来测量。 这涉及到用中心频带中频率相似的两个正弦波或余弦波驱动输入信号，然后测量它们的互调乘积。 一般来说，SPICE是一种耗时且成本高昂的仿真软件，因为它必须执行多次循环运算才能获得所需的频率分辨率以了解失真情况。

射频电路仿真中相邻通道的干扰

失真在发射机中也起着重要作用。 发射机在输出电路中产生的非线性可能会导致发射信号的带宽分散在相邻通道中。 这种现象称为“频谱再生”。 在信号到达发射机的功率放大器（PA）之前，其带宽是有限的； 然而，PA中的“互调失真”会导致带宽再次增加。 如果带宽增加太多，发射机将无法满足其相邻信道的功率要求。 在传输数字调制信号时，实际上不能使用SPICE来预测频谱的重新增长。 由于大约有1000个数字符号传输作业必须进行仿真以获得代表性频谱，并且还需要组合高频载波，这些将使SPICE的瞬态分析变得不切实际。 

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