資料介紹
本文從射頻界面、小的期望信號、大的干擾信號、相鄰頻道的干擾四個方面解讀射頻電路四大基礎特性,并給出了在PCB設計過程中需要特別注意的重要因素。
一、射頻電路仿真之射頻的界面
無線發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。基頻的頻寬決定了數據在系統中可流動的基本速率。基頻是用來改善數據流的可靠度,并在特定的數據傳輸率之下,減少發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。發射器的射頻電路能將已處理過的基頻信號轉換、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,并轉換、降頻成基頻。發射器有兩個主要的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,發射特定的功率。第二是它們不能干擾相鄰頻道內的收發機之正常運作。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;最后一點與發射器一樣,它們消耗的功率必須很小。
二、射頻電路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。這種情況出現在嘗試接收一個微弱或遠距的發射信號,而其附近有強大的發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,被干擾源驅使進入非線性的區域,上述的那兩個問題就會發生。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“交調失真(intermodulation distortion)”來統計的。這牽涉到利用兩個頻率相近,并位于中心頻帶內(in band)的正弦波或余弦波來驅動輸入信號,然后再測量其交互調變的乘積。大體而言,SPICE是一種耗時耗成本的仿真軟件,因為它必須執行許多次的循環運算以后,才能得到所需要的頻率分辨率,以了解失真的情形。
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