浅析PCB射频电路四大基础特性

射频简称RF。射频是射频电流，是高频交流转换电磁波的缩写。每秒转换不到1000次的交流电称为低频电流，超过1万次称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。射频是指射频电路产生的特定频率的调配电波。射频电路是指天线（ANT）接收、发基带信号（RXI/Q、TXI/Q）这部分电路是可行的。本文从四个方面解释了射频电路的四个基本特征：射频页面、小期望信号、大电磁干扰和相邻频道的影响，并给出了PCB设计中应特别注意的关键因素。

一、射频电路模拟的页面
在概念上，无线发射器和接收器可分为基频和射频两部分。基频包括发射器输入信号的工作频段和接收器输出信号的工作频段。基频的频宽决定了设备中数据的基本流速。基频用于提高数据流的可靠性，并在特定的数据传输率下降低传输媒介中的发射器应用(transmission medium)的负载。因此，PCB在设计基频电路时，需要大量的信号处理工程知识。发射器的射频电路可以将处理后的基频信号转换并升频到指定的频道，并将其注入传输媒体。相反，接收器的射频电路可以从传输媒体中获取信号，并将其转换和降频成基频。
发射器有两个主要的PCB设计目标:第一，他们必须尽可能在至少耗电的情况下发送特定的功率。二是不能影响邻近频道收发机的正常运行。就接收器而言，有三个主要的PCB设计目标：首先，他们必须准确地恢复小信号；其次，他们必须能够消除预期频道以外的电磁干扰；最后，像发射器一样，他们必须消耗很少的功率。
二、射频电路模拟电磁干扰大
即使有大的电磁干扰(阻挡物)，接收器也必须对小信号敏感。这种情况发生在试图接收一个微弱或远距离的发射信号，周围有强大的发射器在相邻的频道上广播。电磁干扰可能比预期信号大60~700~ dB，并且可以在接收器的输入阶段大量覆盖，或者在输入阶段产生过多的噪声，以阻挡正常信号的接收。如果接收器在输入阶段被干扰源驱动到非线性区域，就会出现上述两个问题。为了防止这些问题，接收器的前部必须非常线性。
因此，“线形”也是PCB设计接收器时的重要参考标准。因为接收器是窄频电路，所以非线性应该测量“交调失帧”(intermodulation distortion)来统计的。这涉及到位于中心频段的两个频率相似的应用(in band)正弦波或余弦波驱动输入信号，然后测量其交互调变的相乘性。一般来说，SPICE是一种耗时、耗成本的模拟软件，因为它必须在获得所需的频率分辨率之前进行无数的循环计算，以了解错误的真实性。
三、射频电路模拟小的期待信号
接收器必须非常敏感地检测到小的输入信号。一般来说，接收器的输入功率可以小到1 μV。其输入电路形成的噪声限制了接收器的敏感性。因此，噪声是PCB设计接收器时的重要参考标准。而且，用模拟工具预测噪声的能力是必不可少的。图下一是典型的超外差(superheterodyne)接收器。首先过滤接收到的信号，然后使用低噪声放大器(LNA)放大输入信号。然后使用第一个当地震荡器(LO)与信号混合，使信号转换为高频(IF)。前面(front-end)电源的噪声效率完全取决于LNA、混合器(mixer)和LO。虽然传统的SPICE噪声分析可以找到LNA噪声，但对于混合器和LO来说是无用的，因为这些区块中的噪声会受到LO信号的严重影响。
小输入信号规定接收器必须具有很大的放大功能，通常需要120 如此高的DB增益。在如此高的增益下，任何自输出端都是莲藕(couple)返回输入端的信号可能会产生问题。超外差接收器架构应用的主要原因是，它可以将增益分布在多个频率中，以降低莲藕的概率。这导致第一个LO的次数与输入信号的次数不同，可以防止大电磁干扰“污染”到小输入信号。
由于不同的原因，在一些无线通信系统中直接转换(direct conversion)或内差(homodyne)架构可以取代超外差架构。在此框架中，射频输入信号应在单个过程中直接转换为基频。因此，大多数增益都在基频中，LO的频率与输入信号相同。在这种情况下，我们必须了解少量莲藕的影响，并建立“杂散信号途径”(stray signal path)“具体模型，如：越过基板(substrate)莲藕、包装脚和焊线(bondwire)它们之间的藕合，以及越过电源线的藕合。
四、射频电路模拟对邻近频道的影响
失帧在发射器中也起着重要的作用。输出电路中发射器形成的非线性可能会使传输信号的频宽分散在相邻的频道中。这种情况称为“频带再发展”(spectral regrowth)”。当信号到达发射器时，功率放大器(PA)过去，其频宽受到限制；但PA中的“交调失帧”会导致频宽再次增加。如果频宽增加过多，发射器将无法满足其相邻频道的功率要求。事实上，SPICE无法预测频带在传输数据调变信号时的再发展。大约有1000个数字符号(symbol)为了获得代表性的频带，还必须模拟传输工作，并整合高频载波，这将使SPICE的临时分析脱离现实。 

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