射頻電路設計要怎麼做

　　做好電路設計難免會遇到關於射頻電路設計，那麼你想知道關於射頻電路設計要怎麼樣才能做好?以下是小編為你整理推薦，希望你喜歡。

　　射頻電路設計基礎介紹

　　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訊號之頻率範圍，也包含接收器的輸出訊號之頻率範圍。基頻的頻寬決定了資料在系統中可流動的基本速率。基頻是用來改善資料流的可靠度，並在特定的資料傳輸率之下，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，需要大量的訊號處理工程知識。發射器的射頻電路能將已處理過的基頻訊號轉換、升頻至指定的頻道中，並 將此訊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訊號，並轉換、降頻成基頻。

　　發射器有兩個主要的PCB設計目標：第一是它們必須儘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訊號;第二，它們必須能去除期望頻道以外的干擾訊號;最後一點與發射器一 樣，它們消耗的功率必須很小。

　　接收器必須對小的訊號很靈敏，即使有大的干擾訊號***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訊號，而其附近有強大的發射器 在相鄰頻道中廣播。干擾訊號可能比期待訊號大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，來阻斷正常訊號的接收。如果接收器在輸入階段，被幹擾源驅使進 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。由於接收器是窄頻電路，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，並位於中心頻帶內***in band***的正弦波或餘弦波來驅動輸入訊號，然後再測量其互動調變的乘積。大體而言，SPICE是一種耗時耗成本的模擬軟體，因為它必須執行許多次的迴圈 運算以後，才能得到所需要的頻率解析度，以瞭解失真的情形。

　　射頻電路設計模擬訊號分析

　　接收器必須很靈敏地偵測到小的輸入訊號。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，具備以模擬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。接收到的訊號先經過濾波，再以低噪聲放大器***LNA***將輸入訊號放大。然 後利用第一個本地振盪器***LO***與此訊號混合，以使此訊號轉換成中頻***IF***。前端***front-end***電路的噪聲效能主要取決於LNA、混合器 ***mixer***和LO。雖然使用傳統的SPICE噪聲分析，可以尋找到LNA的噪聲，但對於混合器和LO而言，它卻是無用的，因為在這些區塊中的噪聲，會 被很大的LO訊號嚴重地影響。

　　小的輸入訊號要求接收器必須具有極大的放大功能，通常需要120 dB這麼高的增益。在這麼高的增益下，任何自輸出端耦合***couple***回到輸入端的訊號都可能產生問題。使用超外差接收器架構的重要原因是，它可以將增 益分佈在數個頻率裡，以減少耦合的機率。這也使得第一個LO的頻率與輸入訊號的頻率不同，可以防止大的干擾訊號“汙染”到小的輸入訊號。

　　因為不同的理由，在一些無線通訊系統中，直接轉換***direct conversion***或內差***homodyne***架構可以取代超外差架構。在此架構中，射頻輸入訊號是在單一步驟下直接轉換成基頻，因此，大部份的增益 都在基頻中，而且LO與輸入訊號的頻率相同。在這種情況下，必須瞭解少量耦合的影響力，並且必須建立起“雜散訊號路徑***stray signal path***”的詳細模型，譬如：穿過基板***substrate***的耦合、封裝腳位與焊線***bondwire***之間的耦合、和穿過電源線的耦合。

　　射頻電路設計模擬干擾分析

　　失真也在發射器中扮演著重要的角色。發射器在輸出電路所產生的非線性，可能使傳送訊號的頻寬散佈於相鄰的頻道中。這種現象稱為“頻譜的再成長 ***spectral regrowth***”。在訊號到達發射器的功率放大器***PA***之前，其頻寬被限制著;但在PA內的“交調失真”會導致頻寬再次增加。如果頻寬增加的太多， 發射器將無法符合其相鄰頻道的功率要求。當傳送數字調變訊號時，實際上，是無法用SPICE來預測頻譜的再成長。因為大約有1000個數字元號 ***symbol***的傳送作業必須被模擬，以求得代表性的頻譜，並且還需要結合高頻率的載波，這些將使SPICE的瞬態分析變得不切實際。