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浅谈射频电路板的基础特性

发布日期:2020-12-18 17:27:50  |  关注:1297

    本文从射频界面、小的希望信号、大的干扰信号、相邻频道的干扰四个方面解读射频电路板四大基础特性,并给出了在PCB规划过程中需求特别注意的重要要素。

    一、射频电路板(高频板)仿真之射频的界面

    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规划,也包含接收器的输出信号之频率规划。基频的频宽决议了数据在体系中可活动的基本速率。基频是用来改进数据流的可靠度,并在特定的数据传输率之下,减少发射器施加在传输前语(transmissionmedium)的负荷。因而,PCB规划基频电路时,需求许多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化、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获得信号,并转化、降频成基频。

    发射器有两个首要的PCB规划方针:

1.首要的PCB规划方针:首要,它们有必要精确地还原小信号;

2.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;

3.它们有必要尽或许在消耗最少功率的情况下,发射特定的功率;

4.它们有必要能去除希望频道以外的干扰信号,毕竟一点与发射器相同,它们消耗的功率有必要很小。

    二、射频电路板(高频板)仿真之相邻频道的干扰

    失真也在发射器中扮演着重要的人物。发射器在输出电路所发生的非线性,或许使传送信号的频宽分布于相邻的频道中。这种现象称为“频谱的再生长(spectralregrowth)”。在信号抵达发射器的功率扩展器(PA)之前,其频宽被捆绑着;但在PA内的“交调失真”会导致频宽再次增加。假如频宽增加的太多,发射器将无法契合其相邻频道的功率要求。当传送数字调变信号时,实际上,是无法用SPICE来猜测频谱的再生长。由于大约有1000个数字符号(symbol)的传送作业有必要被仿真,以求得代表性的频谱,而且还需求结合高频率的载波,这些将使SPICE的瞬态剖析变得不切实际。

分流器.jpg

    三、射频电路板(高频板)仿真之大的干扰信号

    接收器有必要对小的信号很活络,即便有大的干扰信号(阻挠物)存在时。这种情况出现在检验接收一个弱小或远距的发射信号,而其附近有强壮的发射器在相邻频道中广播。干扰信号或许比等候信号大60~70dB,且能够在接收器的输入阶段以许多掩盖的方法,或使接收器在输入阶段发生过多的噪声量,来阻断正常信号的接收。假如接收器在输入阶段,被干扰源教唆进入非线性的区域,上述的那两个问题就会发生。为防止这些问题,接收器的前端有必要是非常线性的。

    因而,“线性”也是PCB(高频板)规划接收器时的一个重要考虑要素。由于接收器是窄频电路,所以非线性是以丈量“交调失真(intermodulationdistortion)”来核算的。这牵涉到运用两个频率附近,并位于中心频带内(inband)的正弦波或余弦波来驱动输入信号,然后再丈量其交互调变的乘积。大体而言,SPICE是一种耗时耗本钱的仿真软件,由于它有必要实施许多次的循环运算往后,才华得到所需求的频率分辨率,以了解失真的情形。

    四、射频电路板(高频板)仿真之小的希望信号

    接收器有必要很活络地侦测到小的输入信号。一般而言,接收器的输入功率能够小到1μV。接收器的活络度被它的输入电路所发生的噪声所捆绑。因而,噪声是PCB规划接收器时的一个重要考虑要素。

    而且,具有以仿真东西来猜测噪声的才干是不可或缺的。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,再以低噪声扩展器(LNA)将输入信号扩展。然后运用第一个本地振荡器(LO)与此信号混合,以使此信号转化成中频(IF)。前端(front-end)电路的噪声效能首要取决于LNA、混合器(mixer)和LO。尽管运用传统的SPICE噪声剖析,能够寻找到LNA的噪声,但关于混合器和LO而言,它却是无用的,由于在这些区块中的噪声,会被很大的LO信号严重地影响。

多层射频.jpg

    小的输入信号要求接收器有必要具有极大的扩展功用,一般需求120dB这么高的增益。在这么高的增益下,任何自输出端耦合(couple)回到输入端的信号都或许发生问题。运用超外差接收器架构的重要原因是,它能够将增益分布在数个频率里,以减少耦合的机率。这也使得第一个LO的频率与输入信号的频率不同,能够防止大的干扰信号“污染”到小的输入信号。

    由于不同的理由,在一些无线通讯体系中,直接转化(directconversion)或内差(homodyne)架构能够代替超外差架构。在此架构中,(射频电路板)射频输入信号是在单一过程下直接转化成基频,因而,大部份的增益都在基频中,而且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力,而且有必要建立起“杂散信号途径(straysignalpath)”的具体模型,比如:穿过基板(substrate)的耦合、封装脚位与焊线(bondwire)之间的耦合、和穿过电源线的耦合。