本文从四个方面解释了射频电路的四个基本特征:射频接口,小的预期信号,大的干扰信号和来自相邻通道的干扰,并提供了在PCB设计过程中需要特别注意的重要因素。

用于射频电路仿真的射频接口

无线发射器和接收器在概念上分为两部分:基本频率和射频。基本频率包含发射器输入信号的频率范围以及接收器输出信号的频率范围。基本频率的带宽决定了数据可以流经系统的基本速率。基本频率用于提高数据流的可靠性,并减少发送器在特定数据传输速率下施加在传输介质上的负载。

因此,在设计基频电路时,PCB设计需要大量的信号处理工程知识。发射器的RF电路将经过处理的基带信号转换,转换和转换为指定的通道,然后将该信号注入传输介质。相反,接收器的RF电路可以从传输介质中获取信号,并将其转换并降低为基频。

变送器具有PCB设计的两个主要目标:

它们应在消耗最少电量的同时传输尽可能多的电量。

它们不会干扰相邻通道中收发器的正常工作。

关于接收器,PCB设计的三个主要目标是:首先,它们必须准确地恢复小信号;其次,它们必须能够消除所需信道之外的干扰信号;最后一点,像发送器一样,应消耗非常小的功率。

大型射频电路模拟干扰信号

即使存在较大的干扰信号(障碍),接收器也必须对小信号敏感。当试图通过在相邻频道附近广播的强大发射机来接收微弱或远距离传输信号时,会发生这种情况。干扰信号可能比预期信号大60至70 dB,并且可能在接收器的输入相位中通过大量覆盖范围阻止正常信号的接收,或导致接收器在该相位期间产生过多的噪声输入如果接收器处于输入阶段,并且干扰源传导到非线性区域,则会发生上述两个问题。为避免这些问题,接收器的前端必须非常线性。

因此,在设计PCB接收器时,“线性”也是重要的考虑因素。由于接收器是窄带电路,因此可以通过测量“失真器上TI上的互调”来测量非线性。这意味着使用两个相似频率的正弦或余弦波,它们位于中心频带中,以控制输入信号,然后测量其互调的乘积。通常,SPI CE是一种昂贵且缓慢的仿真软件,因为您必须执行许多循环操作才能获得了解失真所需的频率分辨率。射频电路仿真的预期信号很小

接收器必须敏感以检测小的输入信号。通常,接收器的输入功率可以小至1μV。接收器的灵敏度受到其输入电路产生的噪声的限制。因此,在为PCB设计接收器时,噪声是重要的考虑因素。此外,使用仿真工具预测噪声的能力是必不可少的。

图1是典型的超外差受体。首先对接收到的信号进行滤波,然后用低噪声放大器(LNA)进行放大。使用第一本地振荡器(LO)将信号与该信号混合,以将该信号转换为中频(IF)。

前电路的噪声性能主要取决于LNA,混频器和LO。尽管可以使用传统的SPICE噪声分析来找到LNA噪声,但它对于混频器和LO没有用,因为这些模块中的噪声会受到较大的LO信号的严重影响。

小输入信号要求接收器具有非常大的放大功能,通常需要120 dB的增益。在如此高的增益下,任何从输出耦合到输入的信号都会引起问题。使用超外差接收机架构的一个重要原因是,它在多个频率之间分配了增益,以减少耦合的可能性。这也导致第一LO的频率不同于输入信号的频率,从而防止大的干扰信号被“污染”为小的输入信号。

由于不同的原因,在某些无线通信系统中,直接或零差对话体系结构可以替代超外差体系结构。在这种架构中,RF输入信号可在一个步骤中直接转换为基频,因此大部分增益位于基频中,而LO与输入信号的频率相同。

在这种情况下,必须知道少量耦合的影响,并且必须建立“寄生信号路径”的详细模型,例如:通过基板,封装引脚和连接线进行耦合。 (焊线)与通过电源线耦合之间的耦合。

相邻射频电路仿真通道的干扰

失真在发射机中也起着重要作用。发送器在输出电路中产生的非线性可以扩展在相邻通道上发送的信号的带宽。这种现象称为“光谱再生”。在信号到达发送器的功率放大器(PA)之前,其带宽受到限制,但是,PA中的“互调失真”会导致带宽再次增加。如果带宽增加太多,则发射机将无法满足其相邻信道的功率要求。传输数字调制信号时,SPICE无法用于预测新频谱的增长。因为必须模拟大约1000个数字符号传输作业才能获得代表性频谱,并且还必须合并高频载波,所以这将使SPICE瞬态分析变得不切实际。