本文從射頻界面、小的期望信號、大的煩擾信號、相鄰頻道的煩擾四個方面解讀射頻電路四大基礎(chǔ)特性,并給出了在 PCB 規(guī)劃過程中需求特別注意的重要要素。深圳市文德豐科技有限公司是一家專業(yè)的pcba工廠。
射頻電路仿真之射頻的界面
無線發(fā)射器和接收器在概念上,可分為基頻與射頻兩個部份?;l包括發(fā)射器的輸入信號之頻率規(guī)模,也包括接收器的輸出信號之頻率規(guī)模?;l的頻寬決議了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中可流動的根本速率。基頻是用來改進數(shù)據(jù)流的牢靠度,并在特定的數(shù)據(jù)傳輸率之下,減少發(fā)射器施加在傳輸媒介(transmi ssion medium)的負荷。
因此,PCB 規(guī)劃基頻電路時,需求許多的信號處理工程知識。發(fā)射器的射頻電路能將已處理過的基頻信號轉(zhuǎn)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,接收器的射頻電路能自傳輸媒體中取得信號,并轉(zhuǎn)化、降頻成基頻。
發(fā)射器有兩個首要的 PCB 規(guī)劃政策:
它們有必要盡或許在消耗最少功率的情況下,發(fā)射特定的功率。
它們不能煩擾相鄰頻道內(nèi)的收發(fā)機之正常運作。
就接收器而言,有三個首要的 PCB 規(guī)劃政策:首要,它們有必要精確地復(fù)原小信號;第二,它們有必要能去除期望頻道以外的煩擾信號;最終一點與發(fā)射器相同,它們消耗的功率有必要很小。
射頻電路仿真之大的煩擾信號
接收器有必要對小的信號很活絡(luò),即使有大的煩擾信號(阻擋物)存在時。這種情況出現(xiàn)在嘗試接收一個弱小或遠距的發(fā)射信號,而其鄰近有強壯的發(fā)射器在相鄰頻道中播送。煩擾信號或許比等待信號大 60~70 dB,且可以在接收器的輸入階段以許多掩蓋的方法,或使接收器在輸入階段發(fā)作過多的噪聲量,來阻斷正常信號的接收。假設(shè)接收器在輸入階段,被煩擾源唆使進入非線性的區(qū)域,上述的那兩個問題就會發(fā)作。為防止這些問題,接收器的前端有必要是非常線性的。
因此,“線性”也是 PCB 規(guī)劃接收器時的一個重要考慮要素。由于接收器是窄頻電路,所以非線性是以測量“交調(diào)失真(inte rmodulati on distorTI on)”來計算的。這牽涉到運用兩個頻率相近,并位于中心頻帶內(nèi)(in band)的正弦波或余弦波來驅(qū)動輸入信號,然后再測量其交互調(diào)變的乘積。大體而言,SPI CE 是一種耗時耗本錢的仿真軟件,由于它有必要實行許屢次的循環(huán)運算以后,才華得到所需求的頻率分辨率,以了解失真的現(xiàn)象。
射頻電路仿真之小的期望信號
接收器有必要很活絡(luò)地偵測到小的輸入信號。一般而言,接收器的輸入功率可以小到 1 μV。接收器的活絡(luò)度被它的輸入電路所發(fā)作的噪聲所束縛。因此,噪聲是 PCB 規(guī)劃接收器時的一個重要考慮要素。并且,具有以仿真工具來猜想噪聲的才干是不可或缺的。
附圖一是一個典型的超外差(superheterodyne)接收器。接收到的信號先經(jīng)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(zhuǎn)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。盡管運用傳統(tǒng)的 SPICE 噪聲分析,可以尋找到 LNA 的噪聲,但關(guān)于混合器和 LO 而言,它卻是無用的,由于在這些區(qū)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收器有必要具有極大的擴大功能,一般需求 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(fā)作問題。運用超外差接收器架構(gòu)的重要原因是,它可以將增益分布在數(shù)個頻率里,以減少耦合的機率。這也使得第一個 LO 的頻率與輸入信號的頻率不同,可以防止大的煩擾信號“污染 ”到小的輸入信號。
由于不同的理由,在一些無線通訊系統(tǒng)中,直接轉(zhuǎn)化(direct convers ion)或內(nèi)差(homodyne)架構(gòu)可以替代超外差架構(gòu)。在此架構(gòu)中,射頻輸入信號是在單一過程下直接轉(zhuǎn)化成基頻,因此,大部份的增益都在基頻中,并且 LO 與輸入信號的頻率相同。
在這種情況下,有必要了解少量耦合的影響力,并且有必要建立起“雜散信號路徑(stray signal path)”的詳細模型,比方: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。
射頻電路仿真之相鄰頻道的煩擾
失真也在發(fā)射器中扮演著重要的人物。發(fā)射器在輸出電路所發(fā)作的非線性,或許使傳送信號的頻寬分布于相鄰的頻道中。這種現(xiàn)象稱為“頻譜的再成長(spectral regrowth)”。在信號抵達發(fā)射器的功率擴大器(PA)之前,其頻寬被束縛著;但在 PA 內(nèi)的“交調(diào)失真”會導(dǎo)致頻寬再次增加。
假設(shè)頻寬增加的太多,發(fā)射器將無法符合其相鄰頻道的功率要求。當傳送數(shù)字調(diào)變信號時,實際上,是無法用 SPICE 來猜想頻譜的再成長。由于大約有 1000 個數(shù)字符號(symbol)的傳送作業(yè)有必要被仿真,以求得代表性的頻譜,并且還需求結(jié)合高頻率的載波,這些將使 SPICE 的瞬態(tài)分析變得不切實際。
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