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如何设计射频电路亚博体彩官网登录?

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点击次数:79 更新时间:2020年07月09日10:37:51 打印此页 关闭

射频电路是应用在产生射频电功率的电源。它的输出一般是正弦波或脉冲亚博体彩官网登录,今天就来跟大家说一些关于设计射频电路基础的注意事项。

无线发射器和接收器在概念上亚博体彩官网登录亚博体彩官网登录,可分为基频与射频两个部份?;蛋⑸淦鞯氖淙胄藕胖德史段?,也包含接收器的输出信号之频率范围?;档钠悼砭龆耸菰谙低持锌闪鞫幕舅俾恃遣┨宀使偻锹??;凳怯美锤纳剖萘鞯目煽慷妊遣┨宀使偻锹迹⒃谔囟ǖ氖荽渎手?,减少发射器施加在传输媒介(transmission medium)的负荷。因此,PCB设计基频电路时,需要大量的信号处理工程知识。发射器的射频电路能将已处理过的基频信号转换、升频至指定的频道中亚博体彩官网登录,并 将此信号注入至传输媒体中。相反的,接收器的射频电路能自传输媒体中取得信号亚博体彩官网登录,并转换、降频成基频亚博体彩官网登录。

发射器有两个主要的PCB设计目标:第一是它们必须尽可能在消耗最少功率的情况下,发射特定的功率。第二是它们不能干扰相邻频道内的收发机之正 常运作亚博体彩官网登录。就接收器而言亚博体彩官网登录,有三个主要的PCB设计目标:首先,它们必须准确地还原小信号;第二,它们必须能去除期望频道以外的干扰信号;最后一点与发射器一 样亚博体彩官网登录,它们消耗的功率必须很小亚博体彩官网登录⊙遣┨宀使偻锹迹   

射频电路仿真之大的干扰信号

接收器必须对小的信号很灵敏亚博体彩官网登录,即使有大的干扰信号(阻挡物)存在时亚博体彩官网登录。这种情况出现在尝试接收一个微弱或远距的发射信号,而其附近有强大的发射器 在相邻频道中广播。干扰信号可能比期待信号大60~70 dB,且可以在接收器的输入阶段以大量覆盖的方式,或使接收器在输入阶段产生过多的噪声量,来阻断正常信号的接收亚博体彩官网登录。如果接收器在输入阶段,被干扰源驱使进 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,接收器的前端必须是非常线性的。

因此,“线性”也是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素亚博体彩官网登录。由于接收器是窄频电路亚博体彩官网登录,所以非线性是以测量“交调失真 (intermodulation distortion)”来统计的。这牵涉到利用两个频率相近,并位于中心频带内(in band)的正弦波或余弦波来驱动输入信号,然后再测量其交互调变的乘积。大体而言,SPICE是一种耗时耗成本的仿真软件,因为它必须执行许多次的循环 运算以后,才能得到所需要的频率分辨率亚博体彩官网登录,以了解失真的情形。

射频电路仿真之小的期望信号

接收器必须很灵敏地侦测到小的输入信号。一般而言亚博体彩官网登录,接收器的输入功率可以小到1 μV。接收器的灵敏度被它的输入电路所产生的噪声所限制。因此亚博体彩官网登录,噪声是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。而且亚博体彩官网登录,具备以仿真工具来预测噪声的能力是不 可或缺的。附图一是一个典型的超外差(superheterodyne)接收器亚博体彩官网登录。接收到的信号先经过滤波,再以低噪声放大器(LNA)将输入信号放大亚博体彩官网登录。然 后利用第一个本地振荡器(LO)与此信号混合,以使此信号转换成中频(IF)。前端(front-end)电路的噪声效能主要取决于LNA、混合器 (mixer)和LO。虽然使用传统的SPICE噪声分析亚博体彩官网登录,可以寻找到LNA的噪声,但对于混合器和LO而言,它却是无用的,因为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收器必须具有极大的放大功能,通常需要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可能产生问题。使用超外差接收器架构的重要原因是,它可以将增 益分布在数个频率里,以减少耦合的机率。这也使得第一个LO的频率与输入信号的频率不同,可以防止大的干扰信号“污染”到小的输入信号亚博体彩官网登录。

因为不同的理由,在一些无线通讯系统中亚博体彩官网登录,直接转换(direct conversion)或内差(homodyne)架构可以取代超外差架构。在此架构中,射频输入信号是在单一步骤下直接转换成基频亚博体彩官网登录,因此,大部份的增益 都在基频中亚博体彩官网登录,而且LO与输入信号的频率相同。在这种情况下,必须了解少量耦合的影响力,并且必须建立起“杂散信号路径(stray signal path)”的详细模型亚博体彩官网登录,譬如: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干扰

失真也在发射器中扮演着重要的角色亚博体彩官网登录。发射器在输出电路所产生的非线性亚博体彩官网登录,可能使传送信号的频宽散布于相邻的频道中。这种现象称为“频谱的再成长 (spectral regrowth)”。在信号到达发射器的功率放大器(PA)之前亚博体彩官网登录,其频宽被限制着;但在PA内的“交调失真”会导致频宽再次增加。如果频宽增加的太多, 发射器将无法符合其相邻频道的功率要求。当传送数字调变信号时,实际上亚博体彩官网登录,是无法用SPICE来预测频谱的再成长。因为大约有1000个数字符号 (symbol)的传送作业必须被仿真,以求得代表性的频谱,并且还需要结合高频率的载波亚博体彩官网登录,这些将使SPICE的瞬态分析变得不切实际亚博体彩官网登录。

作为射频电路的设计者亚博体彩官网登录,在设计时一定要保证射频电路的安全实用。

上一条:常用的IC卡与ID卡有哪些区别? 下一条:射频电路设计的常见问题及经验总结
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