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4大方面教你规划射频电路

4大方面教你设计射频电路- 本文从射频界面、小的期望信号、大的干扰信号、相邻频道的干扰四个方面解读射频电路四大基础特性,并给出了在PCB设计过程中需要特别注意的重要因素。

  本文从射频界面、小的希望信号、大的搅扰信号、相邻频道的搅扰四个方面解读射频电路四大根底特性,并给出了在PCB规划过程中需求特别注意的重要要素。

  射频电路仿真之射频的界面

  无线发射器和接纳器在概念上,可分为基频与射频两个部份。基频包括发射器的输入信号之频率规模,也包括接纳器的输出信号之频率规模。基频的频宽 决议了数据在体系中可活动的根本速率。基频是用来改进数据流的牢靠度,并在特定的数据传输率之下,削减发射器施加在传输前言(transmission medium)的负荷。因而,PCB规划基频电路时,需求很多的信号处理工程常识。发射器的射频电路能将已处理过的基频信号转化、升频至指定的频道中,并将此信号注入至传输媒体中。相反的,接纳器的射频电路能自传输媒体中获得信号,并转化、降频成基频。

  发射器有两个首要的PCB规划方针:第一是它们有必要尽或许在耗费最少功率的状况下,发射特定的功率。第二是它们不能搅扰相邻频道内的收发机之正 常运作。就接纳器而言,有三个首要的PCB规划方针:首要,它们有必要精确地复原小信号;第二,它们有必要能去除希望频道以外的搅扰信号;最终一点与发射器一 样,它们耗费的功率有必要很小。

  射频电路仿真之大的搅扰信号

  接纳器有必要对小的信号很活络,即便有大的搅扰信号(阻挠物)存在时。这种状况出现在测验接纳一个弱小或远距的发射信号,而其邻近有强壮的发射器 在相邻频道中播送。搅扰信号或许比等待信号大60~70 dB,且能够在接纳器的输入阶段以很多掩盖的方法,或使接纳器在输入阶段发生过多的噪声量,来阻断正常信号的接纳。假如接纳器在输入阶段,被搅扰源唆使进 入非线性的区域,上述的那两个问题就会发生。为避免这些问题,接纳器的前端有必要是十分线性的。

  因而,“线性”也是PCB规划接纳器时的一个重要考虑要素。由于接纳器是窄频电路,所以非线性是以丈量“交调失真 (intermodulation distortion)”来计算的。这牵涉到运用两个频率附近,并坐落中心频带内(in band)的正弦波或余弦波来驱动输入信号,然后再丈量其交互调变的乘积。大体而言,SPICE是一种耗时耗本钱的仿真软件,由于它有必要履行许屡次的循环 运算今后,才干得到所需求的频率分辨率,以了解失真的景象。

  射频电路仿真之小的希望信号

  接纳器有必要很活络地侦测到小的输入信号。一般来说,接纳器的输入功率能够小到1 μV。接纳器的活络度被它的输入电路所发生的噪声所约束。因而,噪声是PCB规划接纳器时的一个重要考虑要素。而且,具有以仿真东西来猜测噪声的才能是不 可或缺的。附图一是一个典型的超外差(superheterodyne)接纳器。接纳到的信号先通过滤波,再以低噪声扩大器(LNA)将输入信号扩大。然 后运用第一个本地振荡器(LO)与此信号混合,以使此信号转化成中频(IF)。前端(front-end)电路的噪声效能首要取决于LNA、混合器 (mixer)和LO。尽管运用传统的SPICE噪声剖析,能够寻找到LNA的噪声,但关于混合器和LO而言,它却是无用的,由于在这些区块中的噪声,会 被很大的LO信号严重地影响。

  小的输入信号要求接纳器有必要具有极大的扩大功用,一般需求120 dB这么高的增益。在这么高的增益下,任何自输出端耦合(couple)回到输入端的信号都或许发生问题。运用超外差接纳器架构的重要原因是,它能够将增 益分布在数个频率里,以削减耦合的机率。这也使得第一个LO的频率与输入信号的频率不同,能够避免大的搅扰信号“污染”到小的输入信号。

  由于不同的理由,在一些无线通讯体系中,直接转化(direct conversion)或内差(homodyne)架构能够替代超外差架构。在此架构中,射频输入信号是在单一过程下直接转化成基频,因而,大部份的增益 都在基频中,而且LO与输入信号的频率相同。在这种状况下,有必要了解少数耦合的影响力,而且有必要建立起“杂散信号途径(stray signal path)”的具体模型,比如:穿过基板(substrate)的耦合、封装脚位与焊线(bondwire)之间的耦合、和穿过电源线的耦合。

  射频电路仿真之相邻频道的搅扰

  失真也在发射器中扮演着重要的人物。发射器在输出电路所发生的非线性,或许使传送信号的频宽分布于相邻的频道中。这种现象称为“频谱的再生长 (spectral regrowth)”。在信号抵达发射器的功率扩大器(PA)之前,其频宽被约束着;但在PA内的“交调失真”会导致频宽再次添加。假如频宽添加的太多, 发射器将无法契合其相邻频道的功率要求。当传送数字调变信号时,实际上,是无法用SPICE来猜测频谱的再生长。由于大约有1000个数字符号 (symbol)的传送作业有必要被仿真,以求得代表性的频谱,而且还需求结合高频率的载波,这些将使SP%&&&&&%E的瞬态剖析变得不切实际。

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