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射频电路的几种特性

发表时间:2022/3/26 16:24:21  来源:RF技术社区  浏览次数:1604  
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射频电路仿真中的射频接口无线电发射机和接收机在概念上可以分为基频和射频两部分。

基频包括发射机输入信号的频率范围和接收机输出信号的频率范围。

基频的带宽决定了数据在系统中流动的基本速率。基频用于提高数据流的可靠性,并在一定的数据速率下降低传输介质上发射机的负载。因此,在PCB上设计基频电路需要大量的信号处理工程知识。发射机中的射频电路可以将处理后的基带信号转换和上变频到指定信道,并将信号注入传输介质。相反,接收器的射频电路可以从传输介质中获取信号,将其转换为基频,然后进行下变频。

发射器有两个主要的PCB 设计目标。首先是它需要消耗一定的功率,同时消耗尽可能小的功率。二是不能干扰相邻信道上收发器的正常工作。就接收器而言,PCB 设计目标主要有三个:第一,它们必须准确地再现小信号;

第二,它们必须能够抑制所需通道之外的干扰信号,最后,与发射器一样,功耗必须是:会很小。即使使用大型干扰器(断路器),大型干扰器接收器也必须对小信号敏感。当附近强大的发射器在相邻频道上广播时试图接收微弱或远距离的传输时,就会发生这种情况。

第三,干扰信号可能比预期大60-70 dB,并且会在接收器的输入级以大覆盖的方式阻止正常信号的接收,或导致接收器产生过多的噪声。

输入步骤。当接收器被输入级中的干扰驱动到非线性区域时,就会出现上述两个问题。为了避免这个问题,接收器的前端必须非常线性。因此,在PCB 上设计接收器时,“线性度”也是一个重要的考虑因素。

由于接收器是窄带电路,非线性被测量为“互调失真”。这涉及用频率和频带上接近的两个正弦波或余弦波驱动输入信号,然后测量互调的乘积。一般来说,SPICE 是一种耗时且昂贵的仿真软件,因为必须执行许多循环才能达到了解失真情况所需的频率分辨率。用于射频电路仿真的所需小信号接收器必须对检测小输入信号非常敏感。通常,接收器的输入功率可以小至1 V。接收器的灵敏度受到输入电路产生的噪声的限制。因此,在PCB 上设计接收器时,噪声是一个重要的考虑因素。此外,使用仿真工具预测噪声的能力也很重要。

接收到的信号经过滤波,然后用低噪声放大器(LNA) 放大。然后将该信号与第一本地振荡器(LO) 混合,以将信号转换为中频(IF)。前端电路的噪声性能主要取决于LNA、混频器和LO。您可以在使用传统SPICE 噪声分析时找到LNA 噪声,但这些模块中的噪声对于混频器和LO 来说是无用的,因为它们受大LO 信号的影响很大。小输入信号要求接收器具有非常大的放大能力,这通常需要120 dB 的高增益。在这些高增益下,任何从输出连接回输入的信号都可能导致问题。使用超外差接收器架构的一个重要原因是在多个频率上分配增益以减少耦合的机会。这也使得第一个LO 的频率与输入信号的频率不同,从而防止大干扰信号“污染”较小的输入信号。由于若干原因,在某些无线通信系统中,直接转换或零差架构可以替代超外差架构。

在这种架构中,RF 输入信号在一个步骤中直接转换为基频,因此大部分增益位于基频,而LO 与输入信号的频率相同。在这种情况下,有必要了解少量耦合的影响,并建立“杂散信号路径”的详细模型,例如通过基板、封装引脚和键合线(bondwire)耦合,通过电源线耦合.由于射频电路仿真导致的相邻信道干扰失真在发射机中也起着重要作用。发射器在输出电路中产生的非线性可以将发射信号的带宽扩展到相邻的频道。这种现象被称为“光谱再生”。在信号到达发射机的功率放大器(PA) 之前,带宽是有限的,但由于PA 内的“互调失真”,带宽会再次增加。如果带宽增加太多,发射机就不能满足相邻信道的功率要求。在传输数字调制信号时,几乎不可能使用SPICE 预测频谱再生。 SPICE 瞬态分析是不切实际的,因为必须模拟大约1000 个数字符号的传输操作,并且必须结合高频载波以获得代表性频谱。

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