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射频电路设计基础概述

关键的外卖

  • 物联网(IoT)、车载雷达、高精度定位传感器、可穿戴电子产品和植入设备是利用射频和高频能量的几个例子。

  • 射频电路的设计目标不同于基带或模拟电路。

  • 在高频率下,首选聚四氟乙烯或热固性聚合物材料。

射频电路

射频电路使移动通信成为可能

RF电路布局似乎违反了基本的电气设计规则,所以如果你不熟悉RF设计,看起来这些pcb应该被丢弃。在射频电路中,信号既要传导又要辐射,其传播特性决定了射频电路在外观和行为上都不同于普通的交流和直流电路。由于今天大多数电子产品采用混合信号和无线通信技术,因此对射频设计有一个很好的理解是很重要的。

射频电路设计基础

射频和毫米波电路在当今的电子产品中大量使用。这些电路使我们日常生活中的关键应用成为可能,如移动通信、无线连接、低功耗通信、工业自动化、医疗仪器和汽车系统。的物联网(IoT)、车载雷达、高精度定位传感器、可穿戴电子设备和植入设备是利用射频和高频能量的几个例子。作为设计工程师,您可以开发各种创新的混合信号电路,其中包含直流电路,基带电路,射频电路,毫米波电路等。要设计具有RF子电路的复杂pcb,您需要对微波工程有很好的了解。

射频电路设计目标

为了简化,我们可以说射频电路是一种特殊类型的模拟电路,工作在射频频率下,使信号能够传播。然而,射频电路的设计目标不同于基带或模拟电路。例如,考虑一个带有发射器和接收器的简单射频电路。发射器和接收器处理基带和射频信号。发射端输入和接收端输出属于基带频率,而发射端输出和接收端输入对应射频信号。

发射机基带和射频部分的设计目标是完全不同的。发射机的基带部分的目标是达到指定的发射功率,而射频部分的重点是不干扰在相邻信道上工作的收发器。同样,接收器基带和射频部分的目标分别是恢复小信号和拒绝来自不需要的信道的干扰。在设计过程中,设计师坚持基带和射频电路目标是至关重要的。

在射频电路设计中,电路的稳态工作是设计者需要设定的主要目标之一。在稳态状态下,评估信号保真度、失真度、噪声和干扰等电路参数来衡量射频电路的性能。因此,射频电路设计应侧重于提高信号保真度,减轻噪声、失真和干扰问题。RF无源元件、有源元件和衬底材料的行为差异会导致电路性能的差异,因此需要考虑如何减轻这种影响。

常见射频电路设计注意事项

正如我们上面所讨论的,射频电路的行为不同于模拟或数字电路。RF电路的高工作频率要求设计人员在设计过程中考虑几件事,包括:

  • PCB材料选择必须给予重要性,因为它影响电路的性能。在高频下,PTFE或热固性聚合物材料优于FR4材料。

  • RF电路PCB堆叠的设计应使其能够为RF元件提供所需的阻抗特性。

  • 在设计涉及无源元件的射频电路时,要考虑高频行为和寄生影响。

  • 在射频电路中,与数字电路中使用的晶体相比,使用的晶体应该是精确和稳定的。

  • 在设计平衡器和天线时,应考虑所设计射频系统的特性和要求。

  • 通过使用印刷走线,可以为RF有源元件(如低噪声放大器和振荡器)提供额外的功能。

由于无线通信技术集成在每个电子产品中,设计人员必须清楚地掌握这些射频电路设计基础知识,以开发高性能电路板。Cadence的设计和分析工具套件提供了一个支持模拟和RF电路开发的混合信号设计环境。

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