射頻電路的4種特性分析

1.射頻電路仿真的射頻接口
　　無線發射器和接收器在概念上分為兩部分：基本頻率和射頻。基本頻率包括發送器的輸入信號的頻率範圍和接收器的輸出信號的頻率範圍。基本頻率的帶寬決定了數據可以在系統中流動的基本速率。基本頻率用於提高數據流的可靠性，並減少發送器在特定數據傳輸速率下施加在傳輸介質上的負載。因此，在PCB上設計基頻電路時，需要大量的信號處理工程知識。發射機的射頻電路可以將處理後的基帶信號轉換和上變頻到指定的信道，並將該信號注入傳輸介質。相反，接收器的射頻電路可以從傳輸介質獲得信號，並將頻率轉換為基頻並將其降低為基頻。
　　發射器有兩個主要的PCB設計目標：首先是它們必鬚髮射特定功率，同時消耗盡可能少的功率。第二個問題是它們不會干擾相鄰通道中收發器的正常運行。就接收器而言，PCB設計有三個主要目標：第一，它們必須準確地恢復小信號；其次，它們必須能夠消除所需信道之外的干擾信號；最後，像發射器一樣，它們必須消耗非常小的功率。

2.射頻電路仿真中的大干擾信號
　　即使存在較大的干擾信號（障礙物），接收器也必須對小信號非常敏感。當試圖接收微弱或長距離的傳輸信號，並且附近的一個強大的發射器正在相鄰信道中廣播時，會發生這種情況。干擾信號可能比預期信號大60〜70 dB，並且可以在接收器的輸入階段用於大量覆蓋範圍，或者接收器在輸入階段可能會產生過多的噪聲以阻止接收信號。正常信號。如果在輸入階段，干擾源將接收機驅動到非線性區域，則會出現上述兩個問題。為避免這些問題，接收器的前端必須非常線性。
　　因此，“線性度”也是接收器PCB設計中的重要考慮因素。由於接收器是窄帶電路，因此通過測量“互調失真”來測量非線性。這涉及使用位於中心頻帶的兩個具有相似頻率的正弦波或餘弦波來驅動輸入信號，然後測量其互調的乘積。一般來說，SPICE是一項耗時且成本高昂的仿真軟件，因為它必須執行許多計算週期才能獲得所需的頻率分辨率才能了解失真。

3.用於射頻電路仿真的小期望信號
　　接收器必須非常敏感以檢測小的輸入信號。一般來說，接收器的輸入功率可以小至1μV。接收器的靈敏度受到其輸入電路產生的噪聲的限制。因此，噪聲是接收機PCB設計中的重要考慮因素。此外，使用仿真工具預測噪聲的能力是必不可少的。圖1是典型的超外差接收器。首先對接收到的信號進行濾波，然後通過低噪聲放大器（LNA）放大輸入信號。然後，使用第一個本地振盪器（LO）與該信號混合，以將該信號轉換為中頻（IF）。前端電路的噪聲性能主要取決於LNA，混頻器和LO。儘管傳統的SPICE噪聲分析可以找到LNA的噪聲，但它對於混頻器和LO沒有用，因為這些模塊中的噪聲會受到較大的LO信號的嚴重影響。
　　小輸入信號要求接收器具有出色的放大功能，通常需要120 dB的增益。在如此高的增益下，從輸出端子耦合回輸入端子的任何信號都可能引起問題。使用超外差接收機架構的重要原因是它可以在多個頻率上分配增益以減少耦合的機會。這也使得第一LO的頻率不同於輸入信號的頻率，這可以防止大的干擾信號被“污染”成小的輸入信號。
　　由於不同的原因，在某些無線通信系統中，直接轉換或零差架構可以代替超外差架構。在這種架構中，RF輸入信號可在一個步驟中直接轉換為基頻。因此，大部分增益位於基頻中，LO和輸入信號的頻率相同。在這種情況下，必須了解少量耦合的影響，並且必須建立“雜散信號路徑”的詳細模型，例如：通過基板，封裝引腳以及引線之間的鍵合線（Bondwire）進行耦合耦合，並通過電源線耦合。

4.射頻電路仿真中的相鄰信道干擾
　　失真在發射機中也起著重要作用。由發射器在輸出電路中產生的非線性可能會在相鄰通道中擴展發射信號的帶寬。這種現象稱為“光譜再生長”。在信號到達發射器的功率放大器（PA）之前，其帶寬是有限的。但是PA中的“互調失真”將導致帶寬再次增加。如果帶寬增加太多，則發射機將無法滿足其相鄰信道的功率要求。實際上，當發送數字調製信號時，不可能使用SPICE來預測頻譜的進一步增長。因為大約有1000個數字符號（符號），所以必須模擬傳輸操作以獲得代表頻譜，並且還需要組合高頻載波，這將使SPICE瞬態分析變得不切實際。