全面詳解射頻技術(shù)原理電路及設計電路

　　射頻技術(shù)—電路設計方法

　　無線發(fā)射器和接收器在概念上，可分為基頻與射頻兩個部份。基頻包含發(fā)射器的輸入信號之頻率范圍，也包含接收器的輸出信號之頻率范圍?；l的頻寬決定了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中可流動的基本速率?；l是用來改善數(shù)據(jù)流的可靠度，并在特定的數(shù)據(jù)傳輸率之下，減少發(fā)射器施加在傳輸媒介(transmission medium)的負荷。因此，PCB設計基頻電路時，需要大量的信號處理工程知識。發(fā)射器的射頻電路能將已處理過的基頻信號轉(zhuǎn)換、升頻至指定的頻道中，并 將此信號注入至傳輸媒體中。相反的，接收器的射頻電路能自傳輸媒體中取得信號，并轉(zhuǎn)換、降頻成基頻。

　　發(fā)射器有兩個主要的PCB設計目標：第一是它們必須盡可能在消耗最少功率的情況下，發(fā)射特定的功率。第二是它們不能干擾相鄰頻道內(nèi)的收發(fā)機之正 常運作。就接收器而言，有三個主要的PCB設計目標：首先，它們必須準確地還原小信號;第二，它們必須能去除期望頻道以外的干擾信號;最后一點與發(fā)射器一 樣，它們消耗的功率必須很小。

　　射頻技術(shù)—仿真之大的干擾信號

　　接收器必須對小的信號很靈敏，即使有大的干擾信號(阻擋物)存在時。這種情況出現(xiàn)在嘗試接收一個微弱或遠距的發(fā)射信號，而其附近有強大的發(fā)射器 在相鄰頻道中廣播。干擾信號可能比期待信號大60~70 dB，且可以在接收器的輸入階段以大量覆蓋的方式，或使接收器在輸入階段產(chǎn)生過多的噪聲量，來阻斷正常信號的接收。如果接收器在輸入階段，被干擾源驅(qū)使進 入非線性的區(qū)域，上述的那兩個問題就會發(fā)生。為避免這些問題，接收器的前端必須是非常線性的。

　　因此，“線性”也是PCB設計接收器時的一個重要考慮因素。由于接收器是窄頻電路，所以非線性是以測量“交調(diào)失真 (intermodulaTIon distorTIon)”來統(tǒng)計的。這牽涉到利用兩個頻率相近，并位于中心頻帶內(nèi)(in band)的正弦波或余弦波來驅(qū)動輸入信號，然后再測量其交互調(diào)變的乘積。大體而言，SPICE是一種耗時耗成本的仿真軟件，因為它必須執(zhí)行許多次的循環(huán) 運算以后，才能得到所需要的頻率分辨率，以了解失真的情形。

　　射頻技術(shù)—電路仿真之小的期望信號

　　接收器必須很靈敏地偵測到小的輸入信號。一般而言，接收器的輸入功率可以小到1 μV。接收器的靈敏度被它的輸入電路所產(chǎn)生的噪聲所限制。因此，噪聲是PCB設計接收器時的一個重要考慮因素。而且，具備以仿真工具來預測噪聲的能力是不 可或缺的。附圖一是一個典型的超外差(superheterodyne)接收器。接收到的信號先經(jīng)過濾波，再以低噪聲放大器(LNA)將輸入信號放大。然 后利用第一個本地振蕩器(LO)與此信號混合，以使此信號轉(zhuǎn)換成中頻(IF)。前端(front-end)電路的噪聲效能主要取決于LNA、混合器 (mixer)和LO。雖然使用傳統(tǒng)的SPICE噪聲分析，可以尋找到LNA的噪聲，但對于混合器和LO而言，它卻是無用的，因為在這些區(qū)塊中的噪聲，會 被很大的LO信號嚴重地影響。