基础电子中的4大方面教你如何设计射频电路

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 射频（RF）电路设计是电子工程中的一个重要领域，它涉及到无线通信系统中发射器和接收器的构建。本文将探讨基础电子中的四个关键方面，帮助理解如何有效地设计射频电路。 1. 基频与射频的概念： 基频是通信系统中信号的原始频率范围，它决定了数据传输的基本速率。基频信号需要经过处理，然后通过射频电路升频到指定频道进行发射。接收器则相反，其射频电路从传输媒介中提取信号并降频回基频。基频电路设计要求对信号处理有深入理解，以确保数据的可靠性和减少对传输媒介的负担。 2. 发射器的设计目标： 发射器的主要任务是在消耗最少功率的情况下，发射出足够的功率，并避免干扰相邻频道的设备。设计时需确保发射器在高功率效率下工作，同时抑制潜在的干扰。 3. 接收器的设计挑战： 接收器需在存在大干扰信号的情况下保持对小信号的高度敏感。接收器前端的线性至关重要，因为非线性可能导致交调失真，阻碍正常信号接收。此外，接收器的噪声性能限制了其灵敏度，需要特别关注低噪声放大器（LNA）、混合器和本地振荡器（LO）的噪声特性。 4. 射频电路仿真： 对于大干扰信号，接收器的线性仿真需要精确，通常涉及交调失真测量。而对于小的期望信号，接收器的灵敏度受噪声限制，需要使用仿真工具预测噪声，如超外差接收器架构，通过多个频率阶段分散增益以减少耦合问题。 5. 超外差与直接转换架构： 超外差接收器将输入信号转换到不同的中频，减少耦合效应并防止干扰。而直接转换或内差架构则直接将射频信号转换为基频，这种设计简化了系统，但需要更严格控制耦合和杂散信号路径。 设计射频电路时，需要综合考虑基频和射频信号的转换、发射与接收的效率、线性度、噪声性能以及仿真技术的应用。每一步都需要精细的计算和优化，以确保无线通信系统的高效和可靠性。同时，对不同架构的理解，如超外差和直接转换，也有助于选择最适合特定应用的设计方案。