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4大方面教你如何设计射频电路

2015年07月24日 10:26 次阅读

  射频电路仿真之射频的界面

  无线发射器和接收器在概念上,可分为基频与射频两个部份。基频包含发射器的输入信号之频率范围,也包含接收器的输出信号之频率范围。基频的频宽 决定了数据在系统中可流动的基本速率。基频是用来改善数据流的可靠度,并在特定的数据传输率之下,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,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,并转换、降频成基频。

  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。就接收器而言,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,它们消耗的功率必须很小。

  4大方面教你如何设计射频电路

  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,即使有大的干扰信号(阻挡物)存在时。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。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。由于接收器是窄频电路,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,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,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,噪声是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。而且,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。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。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,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。

  因为不同的理由,在一些无线通讯系统中,直接转换(direct conversion)或内差(homodyne)架构可以取代超外差架构。在此架构中,射频输入信号是在单一步骤下直接转换成基频,因此,大部份的增益 都在基频中,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,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。发射器在输出电路所产生的非线性,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,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,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,这些将使SPICE的瞬态分析变得不切实际。

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发表于 2016-10-17 10:26 725次阅读
汽车电子控制器(ECU)的硬件设计流程

altium pcb设计入门

altium本章旨在说明如何生成电路原理图、把设计信息更新到PCB文件中以及在PCB中布线和生成器件...

发表于 2016-09-06 09:40 1019次阅读
altium pcb设计入门

PCB设计从少孔/少绕/少自动开始,这就是少走弯...

本文将探讨印刷电路板(PCB)设计新手和老手都适用的七个基本(而且关键的)技巧和策略,只要在设计过程...

发表于 2016-08-23 19:27 1112次阅读
PCB设计从少孔/少绕/少自动开始,这就是少走弯...

PCB设计之安规规范

安规就是产品认证中对产品安全的要求,包含产品零件的安全的要求、组成成品后的安全要求。安规其实是中国人...

发表于 2016-08-08 14:17 680次阅读
PCB设计之安规规范

高手告诫:印制pcb设计成功的七大技术要决

高手告诫:不要依赖自动布线器做布线以外的事情;需要时手工调整导线尺寸,以确保设计中承载正确的电流。不...

发表于 2016-08-02 19:12 1114次阅读
高手告诫:印制pcb设计成功的七大技术要决

PCB设计的磁珠选用技巧

使用贴片磁珠和贴片电感的原因:是使用贴片磁珠还是贴片电感主 要还在于应用。在谐振电路中需要使用贴片电...

发表于 2016-08-02 15:00 2805次阅读
PCB设计的磁珠选用技巧

PCB设计布线中的3种特殊走线技巧

PCB设计布线(Layout)的好坏将直接影响到整个系统的性能,大多数高速的设计理论也要最终经过 L...

发表于 2016-07-18 14:07 13405次阅读
PCB设计布线中的3种特殊走线技巧

Protel硬件开发PCB设计的3W和20H原则...

在Protel的硬件开发中,PCB设计中的3W和20H原则很重要,本文就介绍了是3W原则、20H原则...

发表于 2016-07-05 14:25 1699次阅读
Protel硬件开发PCB设计的3W和20H原则...

从五方面谈如何做好一块PCB板

微电子领域的两大难点在于高频信号和微弱信号的处理,在这方面PCB制作水平就显得尤其重要,同样的原理设...

发表于 2016-06-17 14:22 1853次阅读
从五方面谈如何做好一块PCB板

开关电源设计中PCB板各环节需要注意的问题

在开关电源设计中PCB板的物理设计都是最后一个环节, 如果设计方法不当, PCB 可能会辐射过多的电...

发表于 2016-06-16 14:21 1056次阅读
开关电源设计中PCB板各环节需要注意的问题

射频和数字电路设计的区别

 对于高速数字电路而言,虽然还是关注电压,但是其设计方法和射频电路的设计方法相近,也需要考虑阻抗阻抗...

发表于 2016-05-26 15:42 782次阅读
射频和数字电路设计的区别

一种照明控制开关发射与接收系统的电路设计方案

  本设计是一种能实现远距离照明控制的无线遥控开关系统,由发射系统和接收系统两部分组成。系统使用无线...

发表于 2016-05-26 11:48 5090次阅读
一种照明控制开关发射与接收系统的电路设计方案

大唐电信:亮剑“集成电路+” 主攻供给侧改革

  近日,国家体育总局体育信息中心与大唐电信共同宣布,将共同举办全国移动电子竞技大赛,大赛将于4月至...

发表于 2016-05-10 09:37 522次阅读
大唐电信:亮剑“集成电路+” 主攻供给侧改革

开关电源PCB设计技巧和电气安全规范

在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电...

发表于 2016-04-21 14:10 2917次阅读
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范

Keysight Genesys2015软件,实...

是德科技公司(NYSE:KEYS)日前宣布其业界领先的低成本射频仿真和综合软件 Genesys 20...

发表于 2016-03-02 14:11 772次阅读
Keysight Genesys2015软件,实...

PCB设计:如何减少错误并提高效率

电路板设计是一项关键而又耗时的任务,出现任何问题都需要工程师逐个网络逐个元件地检查整个设计。可以说电...

发表于 2015-10-20 15:21 395次阅读
PCB设计:如何减少错误并提高效率

高速PCB设计解决EMI问题的九大规则

随着信号上升沿时间的减小及信号频率的提高,电子产品的EMI问题越来越受到电子工程师的关注,几乎60...

发表于 2015-09-05 14:29 602次阅读
高速PCB设计解决EMI问题的九大规则

4大方面教你设计射频电路

 本文从射频界面、小的期望信号、大的干扰信号、相邻频道的干扰四个方面解读射频电路四大基础特性,并给出...

发表于 2015-07-23 14:29 702次阅读
4大方面教你设计射频电路

Mentor Graphics解读:设计效率提升...

现在,随着PCB尺寸要求越来越小,器件紧凑度越来越高,PCB设计的难度亦是不断上升。而且随着电子设计...

发表于 2015-06-25 09:50 760次阅读
Mentor Graphics解读:设计效率提升...

科学掌握无线产品射频电路设计

20世纪80年代开始,射频微波电路技术的应用方向逐渐由传统波导同轴器件转移到微波平面PCB电路方面,...

发表于 2015-05-18 15:48 652次阅读
科学掌握无线产品射频电路设计