射频电路涉及到了诸多复杂的特性和考量，其中包括射频的界面、小的期望信号、大的干扰信号以及相邻频道的干扰。
本文将深入探讨这四大基础特性，并提供在PCB设计过程中需要特别注意的重要因素。
1. 射频电路仿真之射频的界面
射频电路是无线发射器和接收器的核心组成部分。在概念上，它可以分为两个主要部分：基频和射频。
基频涵盖了发射器的输入信号频率范围，也包括接收器的输出信号频率范围。在PCB设计中，处理基频信号需要丰富的信号处理工程知识。
发射器的射频电路将处理过的基频信号转换和升频到指定的频道，并将其注入到传输媒体中。接收器的射频电路则从传输媒体中获取信号，并将其转换和降频成基频。
在设计发射器时，有两个主要目标。首先，它们必须以尽可能少的功率发射特定的功率。其次，它们不能干扰相邻频道内的收发机的正常运行。
对于接收器而言，有三个主要设计目标：准确还原小信号、去除期望频道以外的干扰信号，并且保持低功耗。
2. 射频电路仿真之大的干扰信号
在射频电路设计中，接收器必须非常灵敏，即使在存在大的干扰信号或阻挡物的情况下。这种情况常常发生在尝试接收微弱或远距离的发射信号时，附近可能有强大的发射器广播在相邻频道上。
这些干扰信号可能比期望信号大60~70dB，可以覆盖接收器的输入阶段，或者在输入阶段引入大量噪声，从而干扰正常信号的接收。为了避免这些问题，接收器的前端必须是非常线性的。
因此，在PCB设计中，“线性”是一个重要的考虑因素。非线性通常通过测量“交调失真（intermodulation distortion）”来统计。
这涉及使用两个频率相近的正弦波或余弦波来驱动输入信号，然后测量它们的交互调变的乘积。
然而，传统的仿真工具通常无法直接预测这种失真，因为它们需要执行大量循环运算以获取所需的频率分辨率，以了解失真情况。
3. 射频电路仿真之小的期望信号
接收器必须极其灵敏地侦测小的输入信号，有时输入功率甚至可以低至1 μV。接收器的灵敏度受到输入电路产生的噪声的限制。因此，噪声是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。
预测噪声的能力对于设计至关重要，而且需要借助仿真工具。一般来说，这些仿真工具可以用于确定噪声性能。
4. 射频电路仿真之相邻频道的干扰
失真也在发射器中扮演着重要的角色。发射器在输出电路中产生的非线性可能导致传输信号的频谱扩展到相邻频道中，这被称为“频谱的再成长（spectral regrowth）”。
这意味着发射信号可能干扰相邻频道的正常运行。要避免这种问题，需要注意在发射器设计中降低非线性效应的发生。
在PCB设计中，射频电路的考虑因素众多，而射频的界面、小的期望信号、大的干扰信号以及相邻频道的干扰是其中四大基础特性。只有充分理解并考虑这些特性，才能确保PCB设计的成功。
射频电路的设计是PCB制作过程中的一个关键步骤。不仅需要处理射频的界面、小的期望信号、大的干扰信号以及相邻频道的干扰，还需要考虑非线性和噪声等复杂因素。
只有综合考虑这些基础特性，才能设计出高性能的射频电路，满足无线通信的要求。
常见问题解答
1. 什么是射频电路的基频？
基频是发射器的输入信号频率范围，也包括接收器的输出信号频率范围。它决定了数据在系统中的基本传输速率。
2. 为什么射频电路中的线性是重要的？
线性性能影响着射频电路的正常工作，特别是在存在干扰信号时。线性电路可以防止干扰信号的影响。
3. 为什么小的输入信号对于接收器很重要？
接收器必须灵敏地侦测到小的输入信号，这通常是微弱的信号。因此，噪声是一个关键考虑因素。
4. 什么是频谱的再成长？
频谱的再成长是指发射器输出信号的非线性导致信号频谱扩展到相邻频道中的现象。这可能会干扰相邻频道的正常运行。
5. 如何降低射频电路中的非线性效应？
降低非线性效应可以通过优化电路设计和选择合适的元件来实现。这可以减少信号失真和频谱的再成长。
无论您是在射频电路设计的初学者还是经验丰富的工程师，都应该深入了解这四大基础特性，以确保PCB设计的成功。
射频电路的复杂性需要综合考虑多个因素，但只要您理解了这些关键特性，就能更好地应对挑战，设计出卓越的射频电路。
