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射频电路pcb设计原则 射频PCB设计

时间:2022-04-29 10:01:11 来源:PCBA 点击:0

射频电路pcb设计原则 射频PCB设计

射频电路RF circuit)的许多特殊特性,用简短的一句话难以说明,也不能使用以往的模拟仿真软件进行分析。例如SPICE。但是,现在市面上销售有诸如谐波平衡((harmonic balance、投射法(shooting method)等复杂算法EDA的软件,能够快速且准确地模拟射频电路。但是,在学习这些EDA软件之前,因为是射频工程的基础知识,所以必须理解射频电路的特性,特别是一些专有名词和物理现象的意义。

射频接口

无线发射器和接收器概念上可分为基本频率和射频两部分。基本频率包括发射机的输入信号的频率范围,并且还包括接收机的输出信号的频率范围。基本频率频宽决定系统内数据流动的基本速度。基本频率用于提高数据流的可靠性,减少在特定数据传输率下发射机对传输介质transmission medium施加的负载。因此,在PCB设计基频电路中,需要大量的信号处理工程学的知识。发射机射频电路可以将处理的基本频率信号转换成指定的信道,上转换,并将该信号注入传输介质。相反,接收机射频电路可以从传输介质获得信号,转换为基频,并下变频。

发射机有两个主要PCB设计目标。首先,当尽可能消耗最小功率时,它们必须发送特定功率。第二,相邻通道内的收发器不能妨碍正常工作。对于接收机,有3个主要的PCB设计目标。首先,它们必须正确地恢复小信号。其次,它们必须去除期望信道以外的干扰信号。最后一点和发射极一样,必须耗电小。

小期待信号

接收机必须敏感地检测小输入信号。通常,接收机的输入功率可以减小到1mu。V。接收机的灵敏度受到由输入电路产生的噪声的限制。因此,噪声是PCB设计接收机中的重要考虑因素。另外,具备通过模拟工具预测噪声的能力是不可缺少的。图1是典型的超外差superheterodyne接收机。接收到的信号在滤波后低噪声放大器LNA放大输入信号。接着,使用第一本机振荡器(LO)与该信号混合,将该信号变换为中频(IF)。结局结局(front?end电路的噪声效率主要取决于LNA、混合器(mixer)和LO。虽然可以使用常规SPICE噪声分析来找到LNA噪声,但是对于混合器和LO来说,这些块中的噪声被大LO信号严重影响,所以是无用的。

小输入信号要求接收机必须具有非常大的放大功能,并且通常需要高增益,例如120dB。对于这样的高增益,任何自输出端子耦合((couple)可能对返回到输入端子的信号产生问题。超外差接收器使用架构的重要原因是可以在频率上分布增益以减少耦合的概率。由此,第一LO的频率和输入信号的频率不同,能够防止大的干扰信号ldquo。污染rdquo;输入小信号。

由于不同的原因,在一些无线通信系统中,直接转换directconversion或同质架构可以替代超外差架构。在该架构中,由于射频输入信号在单个步骤中被直接转换为基本频率,所以增益的大部分在基本频率上,并且LO与输入信号的频率相同。此时,必须理解并确立少量结合的影响力ldquo。杂波信号路径(straysignalpath)rdquo;的详细模型,例如通过基板的结合、包装销与焊接线之间的结合以及通过电源线的结合。

大干扰信号

即使存在大的干扰信号(挡板),接收机也必须对小信号敏感。在这种情况下,试图接收弱的或远程的发送信号,但是强发射机在相邻信道上被广播。干扰信号比期望信号大60~70dB,在接收机的输入阶段被大量覆盖,或者在输入阶段使接收机过量地产生噪声量,从而能够切断正常信号的接收。当接收器在输入阶段干扰源被驱动到非线性区域时,出现上述两个问题。为了避免这些问题,接收机的前端必须是非常线性的。

因此,ldquo;线性rdquo;PCB设计也是接收机中的重要考虑因素。因为接收机是窄频电路,所以非线性是测量ldquo。交叉失真rdquo;这与使用两个频率接近且位于中心频带内(inband)的正弦波或余弦波驱动输入信号,然后测量相互调制的乘积有关。一般来说,SPICE为了得到理解失真状况所需的频率分辨率,必须执行多次循环运算,因此需要时间和成本仿真软件。

相邻通道干扰

失真在发射器中也起着重要的作用。发射机在输出电路中产生的非线性可以将发送信号的频宽分散在相邻信道上。这种现象被称为ldquo。光谱的再生长((spectral regrowth)rdquo;。在信号到达发射机的功率放大器PA之前,限制该频宽。但是,PA内的ldquo;交调失真rdquo;频宽再次增加。如果频宽增加过多,则发射机不能满足相邻信道的功率要求。当发送数字调制信号时,实际上SPICE不能预测频谱的重新生长。由于必须模拟约1000个数字码元(symbol)的传输作业来求出代表性的频谱,所以需要组合高频载波,这些使SPICE的瞬态分析不现实。

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