射頻電路4大特性

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點擊次數:148 更新時間:2021年02月22日14:21:53 打印此頁 關閉

不知道大家了解射頻電路嗎?本文從射頻界面、小的期望信號、大的攪擾信號、相鄰頻道的攪擾四個方面解讀射頻電路4大基礎特性,并給出了在PCB規劃過程中需要特別注意的重要要素。期望對您有所幫助!

一、射頻電路仿真之射頻的界面

無線發射器和接納器在概念上,可分為基頻與射頻兩個部份。基頻包括發射器的輸入信號之頻率范圍,也包括接納器的輸出信號之頻率范圍。基頻的頻寬決定了數據在體系中可流動的根本速率。基頻是用來改進數據流的牢靠度,并在特定的數據傳輸率之下,削減發射器施加在傳輸媒介(transmission medium)的負荷。因而,PCB規劃基頻電路時,需要很多的信號處理工程知識。發射器的射頻電路能將已處理過的基頻信號轉化、升頻至指定的頻道中,并將此信號注入至傳輸媒體中。相反的,接納器的射頻電路能自傳輸媒體中取得信號,并轉化、降頻成基頻。

發射器有兩個首要的PCB規劃方針:第一是它們有必要盡或許在消耗最少功率的情況下,發射特定的功率。第二是它們不能攪擾相鄰頻道內的收發機之正常運作。就接納器而言,有三個首要的PCB規劃方針:首先,它們有必要精確地復原小信號;第二,它們有必要能去除期望頻道以外的攪擾信號;最后一點與發射器一樣,它們消耗的功率有必要很小。

二、射頻電路仿真之大的攪擾信號

接納器有必要對小的信號很活絡,即使有大的攪擾信號(阻撓物)存在時。這種情況出現在嘗試接納一個微弱或遠距的發射信號,而其鄰近有強壯的發射器在相鄰頻道中播送。攪擾信號或許比期待信號大60~70 dB,且能夠在接納器的輸入階段以很多掩蓋的方式,或使接納器在輸入階段發生過多的噪聲量,來阻斷正常信號的接納。如果接納器在輸入階段,被攪擾源唆使進入非線性的區域,上述的那兩個問題就會發生。為避免這些問題,接納器的前端有必要是十分線性的。

因而,“線性”也是PCB規劃接納器時的一個重要考慮要素。由于接納器是窄頻電路,所以非線性是以丈量“交調失真(intermodulation distortion)”來統計的。這牽涉到運用兩個頻率附近,并位于中心頻帶內(in band)的正弦波或余弦波來驅動輸入信號,然后再丈量其交互調變的乘積。大體而言,SPICE是一種耗時耗本錢的仿真軟件,因為它有必要履行許多次的循環運算以后,才能得到所需要的頻率分辨率,以了解失真的景象。

三、射頻電路仿真之小的期望信號

接納器有必要很活絡地偵測到小的輸入信號。一般來說,接納器的輸入功率能夠小到1 μV。接納器的活絡度被它的輸入電路所發生的噪聲所約束。因而,噪聲是PCB規劃接納器時的一個重要考慮要素。而且,具有以仿真工具來猜測噪聲的才能是不可或缺的。附圖一是一個典型的超外差(superheterodyne)接納器。接納到的信號先經過濾波,再以低噪聲擴大器(LNA)將輸入信號擴大。然后運用第一個本地振蕩器(LO)與此信號混合,以使此信號轉化成中頻(IF)。前端(front-end)電路的噪聲效能首要取決于LNA、混合器(mixer)和LO。雖然運用傳統的SPICE噪聲分析,能夠尋找到LNA的噪聲,但關于混合器和LO而言,它卻是無用的,因為在這些區塊中的噪聲,會被很大的LO信號嚴重地影響。

小的輸入信號要求接納器有必要具有極大的擴大功用,一般需要120 dB這么高的增益。在這么高的增益下,任何自輸出端耦合(couple)回到輸入端的信號都或許發生問題。運用超外差接納器架構的重要原因是,它能夠將增益散布在數個頻率里,以削減耦合的機率。這也使得第一個LO的頻率與輸入信號的頻率不同,能夠防止大的攪擾信號“污染”到小的輸入信號。

因為不同的理由,在一些無線通訊體系中,直接轉化(direct conversion)或內差(homodyne)架構能夠替代超外差架構。在此架構中,射頻輸入信號是在單一過程下直接轉化成基頻,因而,大部份的增益都在基頻中,而且LO與輸入信號的頻率相同。在這種情況下,有必要了解少數耦合的影響力,而且有必要建立起“雜散信號路徑(stray signal path)”的詳細模型,譬如:穿過基板(substrate)的耦合、封裝腳位與焊線(bondwire)之間的耦合、和穿過電源線的耦合。

四、射頻電路仿真之相鄰頻道的攪擾

失真也在發射器中扮演著重要的人物。發射器在輸出電路所發生的非線性,或許使傳送信號的頻寬散布于相鄰的頻道中。這種現象稱為“頻譜的再生長(spectral regrowth)”。在信號到達發射器的功率擴大器(PA)之前,其頻寬被約束著;但在PA內的“交調失真”會導致頻寬再次增加。如果頻寬增加的太多,發射器將無法符合其相鄰頻道的功率要求。當傳送數字調變信號時,實際上,是無法用SPICE來猜測頻譜的再生長。因為大約有1000個數字符號(symbol)的傳送作業有必要被仿真,以求得代表性的頻譜,而且還需要結合高頻率的載波,這些將使SPICE的瞬態分析變得不切實際。

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