全面详解射频技术原理电路及设计电路

　　射频技术—电路设计方法

　　无线发射器和接收器在概念上，可分为基频与射频两个部份。基频包含发射器的输入信号之频率范围，也包含接收器的输出信号之频率范围。基频的频宽决定了数据在系统中可流动的基本速率。基频是用来改善数据流的可靠度，并在特定的数据传输率之下，减少发射器施加在传输媒介(transmission medium)的负荷。因此，PCB设计基频电路时，需要大量的信号处理工程知识。发射器的射频电路能将已处理过的基频信号转换、升频至指定的频道中，并 将此信号注入至传输媒体中。相反的，接收器的射频电路能自传输媒体中取得信号，并转换、降频成基频。

　　发射器有两个主要的PCB设计目标：第一是它们必须尽可能在消耗最少功率的情况下，发射特定的功率。第二是它们不能干扰相邻频道内的收发机之正 常运作。就接收器而言，有三个主要的PCB设计目标：首先，它们必须准确地还原小信号;第二，它们必须能去除期望频道以外的干扰信号;最后一点与发射器一 样，它们消耗的功率必须很小。

　　射频技术—仿真之大的干扰信号

　　接收器必须对小的信号很灵敏，即使有大的干扰信号(阻挡物)存在时。这种情况出现在尝试接收一个微弱或远距的发射信号，而其附近有强大的发射器 在相邻频道中广播。干扰信号可能比期待信号大60~70 dB，且可以在接收器的输入阶段以大量覆盖的方式，或使接收器在输入阶段产生过多的噪声量，来阻断正常信号的接收。如果接收器在输入阶段，被干扰源驱使进 入非线性的区域，上述的那两个问题就会发生。为避免这些问题，接收器的前端必须是非常线性的。

　　因此，“线性”也是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。由于接收器是窄频电路，所以非线性是以测量“交调失真 (intermodulaTIon distorTIon)”来统计的。这牵涉到利用两个频率相近，并位于中心频带内(in band)的正弦波或余弦波来驱动输入信号，然后再测量其交互调变的乘积。大体而言，SPICE是一种耗时耗成本的仿真软件，因为它必须执行许多次的循环 运算以后，才能得到所需要的频率分辨率，以了解失真的情形。

　　射频技术—电路仿真之小的期望信号

　　接收器必须很灵敏地侦测到小的输入信号。一般而言，接收器的输入功率可以小到1 μV。接收器的灵敏度被它的输入电路所产生的噪声所限制。因此，噪声是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。而且，具备以仿真工具来预测噪声的能力是不 可或缺的。附图一是一个典型的超外差(superheterodyne)接收器。接收到的信号先经过滤波，再以低噪声放大器(LNA)将输入信号放大。然 后利用第一个本地振荡器(LO)与此信号混合，以使此信号转换成中频(IF)。前端(front-end)电路的噪声效能主要取决于LNA、混合器 (mixer)和LO。虽然使用传统的SPICE噪声分析，可以寻找到LNA的噪声，但对于混合器和LO而言，它却是无用的，因为在这些区块中的噪声，会 被很大的LO信号严重地影响。