射频电路的4种特性分析

1.射频电路仿真的射频接口
　　无线发射器和接收器在概念上分为两部分：基本频率和射频。基本频率包括发送器的输入信号的频率范围和接收器的输出信号的频率范围。基本频率的带宽决定了数据可以在系统中流动的基本速率。基本频率用于提高数据流的可靠性，并减少发送器在特定数据传输速率下施加在传输介质上的负载。因此，在PCB上设计基频电路时，需要大量的信号处理工程知识。发射机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的信道，并将该信号注入传输介质。相反，接收器的射频电路可以从传输介质中获取信号，并将频率转换为基频并将其降低为基频。
　　发射器有两个主要的PCB设计目标：首先是它们必须发射特定功率，同时消耗尽可能少的功率。第二个问题是它们不会干扰相邻通道中收发器的正常运行。就接收器而言，有三个主要的PCB设计目标：首先，它们必须准确地恢复小信号；其次，它们必须能够消除所需信道之外的干扰信号；最后，像发射器一样，它们必须消耗非常小的功率。

2.射频电路仿真中的大干扰信号
　　即使存在较大的干扰信号（障碍物），接收器也必须对小信号非常敏感。当试图接收微弱或长距离的传输信号，并且附近的一个强大的发射机正在相邻信道中广播时，会发生这种情况。干扰信号可能比预期信号大60〜70 dB，并且可以在接收器的输入阶段用于大量覆盖范围，或者接收器在输入阶段会产生过多的噪声以阻止接收信号正常信号。如果在输入阶段，干扰源将接收机驱动到非线性区域，则会出现上述两个问题。为避免这些问题，接收器的前端必须非常线性。
　　因此，“线性度”也是接收器PCB设计中的重要考虑因素。由于接收器是窄带电路，因此通过测量“互调失真”来测量非线性。这涉及使用位于中心频带中的两个具有相似频率的正弦波或余弦波来驱动输入信号，然后测量其互调的乘积。一般而言，SPICE是一项耗时且成本高昂的仿真软件，因为它必须执行许多计算周期才能获得所需的频率分辨率才能了解失真。

3.射频电路仿真的预期信号很小
　　接收器必须对检测小的输入信号非常敏感。一般来说，接收器的输入功率可以小至1μV。接收器的灵敏度受到其输入电路产生的噪声的限制。因此，噪声是接收机PCB设计中的重要考虑因素。此外，使用仿真工具预测噪声的能力是必不可少的。图1是典型的超外差接收器。首先对接收到的信号进行滤波，然后通过低噪声放大器（LNA）放大输入信号。然后，使用第一个本地振荡器（LO）与该信号混合，以将该信号转换为中频（IF）。前端电路的噪声性能主要取决于LNA，混频器和LO。尽管传统的SPICE噪声分析可以找到LNA的噪声，但它对于混频器和LO没有用，因为这些模块中的噪声会受到较大的LO信号的严重影响。
　　小输入信号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，从输出端子耦合回输入端子的任何信号都可能引起问题。使用超外差接收机架构的重要原因是，它可以在多个频率上分配增益以减少耦合的机会。这也使得第一LO的频率不同于输入信号的频率，这可以防止大的干扰信号被“污染”为小的输入信号。
　　由于不同的原因，在某些无线通信系统中，直接转换或零差架构可以代替超外差架构。在这种架构中，RF输入信号可在一个步骤中直接转换为基频。因此，大部分增益位于基频中，LO和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，并且必须建立“杂散信号路径”的详细模型，例如：通过基板，封装引脚以及引线之间的键合线（Bondwire）进行耦合耦合，并通过电源线耦合。

4.射频电路仿真中的相邻信道干扰
　　失真在发射机中也起着重要作用。由发射器在输出电路中产生的非线性可能会在相邻通道中扩展发射信号的带宽。这种现象称为“光谱再生长”。在信号到达发射器的功率放大器（PA）之前，其带宽是有限的。但是PA中的“互调失真”将导致带宽再次增加。如果带宽增加太多，则发射机将无法满足其相邻信道的功率要求。实际上，当传输数字调制信号时，不可能使用SPICE来预测频谱的进一步增长。因为大约有1000个数字符号（符号），所以必须模拟传输操作以获得代表频谱，并且还需要组合高频载波，这将使SPICE瞬态分析变得不切实际。