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RF电路设计

价格 29900巢币
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PA射频功率放大器(用于发射机射频信号功率的放大)(需要满足一定线性度)

功率放大器分类:

这四个都工作在放大区,偏置静态不同-》信号导通角不同(A到C静态偏置点逐渐减小-》信号导通角也减小(效率在提高,实际线性度下降))

偏置点:

A:整个周期都导通

AB:导通比A少

B:晶体管导通临界点,输出端没有静态电流

C:不加静态偏置,输入信号只有达到一定的电平才能导通(导通角小于180度)(含三小类,都属于开关类功放)

D类:双管构成,交替导通,串联谐振选频网络在负载端得到接近正弦波的信号

E类(单管):只有一个LC选频网络

F类(单管):两个谐振回路,串联在输出通道上的谐振回路在工作频率的三次谐波频点上(抑制三次谐波和二次谐波),和负载并联的谐振回路工作在工作频率上

D,E,F都是开关类功放,效率较高但失真比较大

线性度越好,失真越小,但效率越低,功耗越高

七类功放的比较:

看DATASHEET时注意:

设计PA时应注意:

1.PA的散热(因为效率低,热耗大),热焊盘散热条件要充分

2.PA旁边不要布局温度敏感电路(如晶振)

3.PA电源线尽量粗,电源线上的电容尽量靠近功放(选大容值电容)

 

PA匹配设计:

PA器件选型-》DC直流偏置-》稳定性分析-》负载牵引确定输出阻抗点(找到器件最大功率输出和最高效率输出对应的阻抗)-》输出匹配-》负载牵引确定输入阻抗点-》输入匹配-》优化调整-》PCB版图

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共模抑制比=差模信号电压增益/共模信号电压增益

CMRR=Adm/Acm     dB

 

单端电路:

优点:PCB面积小

缺点:外部干扰和接地影响大,不能抑制偶次谐波

差分电路:

优点:可抑制外部干扰和接地噪音,有更好的共模抑制比,可以抑制偶次谐波输出失真,输出电压可达到单端输出的两倍,从而将给定电源上输出线性度提高6dB

缺点:PCB面积大

 

射频中差分电路应用:

1.超外差接收机中频

2.零中频接收机,发射机的基带部分

 

差分射频放大器比单端LNA噪声系数大(所以灵敏度高的场景,LNA比较少用差分)

射频发射机需要大功率传输和放大,所以也不用差分放大

巴伦变换器(转换单端和差分):

1.LC巴伦(简单且成本低,可做阻抗匹配,但工作带宽比较窄)

2.变压器巴伦(带宽宽,差损小,可做阻抗匹配,但铁氧体巴伦最高频率低于1G,体积大,成本高,螺旋线圈巴伦插损小)

3.微带巴伦(PCB上的微带线)(成本低,一致性好,常在高频段应用,低频率PCB占用面积大)(增加阶数可增加带宽)

 

 

 

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压控振荡器

1.压控振荡器

2.晶体振荡器

3.电介质共鸣振荡器

4.声表面波振荡器

 

频率调谐范围越大,谐振回路的Q值越小

谐振回路的Q值与VCO相位噪声相关,Q值越大,相位噪声越小

压控振荡器输出信号频率不能长时间稳定,所以VCO主要应用于锁相环电路,在环路动态调整下,才能成为稳定刻苦的频率源

 

锁相环=鉴相器+分频器+环路滤波器+压控振荡器VCO

锁相环为发射机和接收机提供本振信号源

 

锁相环输出频谱中出路噪声,还会有一些离散的杂散信号(鉴相泄露杂散,参考信号引入杂散,外部串扰杂散(显示器、电源等))

设计锁相环时注意:

1.合理电源去耦

2.PLL电路特别是环路滤波器及压控线远离干扰源(显示器件,数字电路等)

3.PLL属于噪声敏感电路,需要合理屏蔽设计(防止辐射)

4.合理设计滤波带宽

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接收机信号链路的走向

射频部分

频分双工模式:天线-》双工滤波器(滤掉噪音,抑制干扰信号)-》低噪放(射频放大)-》混频器(下变频)

 

TDD或者半双工模式:天线-》收发开关-》接收滤波器-》低噪放-》混频器(下边频)

 

下变频后信号为中频信号(为了降低adc的要求),之后再放大,达到ADC采样要求的信号功率和电压,之后数字化处理,处理解调,还原出信息

 

接收机的性能指标

接收性能指标:

灵敏度

 (弱信号下通信能力,dmb(一般负值))

  灵敏度=接收信号带宽+接收链路噪声系数+信号解调信噪比

 

噪声系数

lna损耗影响很大,lna增益要高

 

动态范围(db)(接收机可以接受的最大信号与灵敏度的差)(信号弱要保证能接收,信号强要保证不能失真)(窄带物联网最强信号为-25dbm)

 

链路设计指标估算软件:appcad或ads(计算链路噪声系数,增益和ip3)

为了满足动态范围,会在中频部分,或者射频部分,用自动增益控制电路,使动态范围里增益尽可能da

 

 

抗干扰指标:邻道选择性,镜频抑制,阻塞干扰

 

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1.频分双工FDD(4G中国电信,联通)

接收频率和发射频率不同

(适合传输上下行流量基本相当对称的应用场景)

2.时分双工TDD(4G中国移动)

接收和发射频率相同,通过时隙进行收发信道的区分

(适合传输上下行流量不对称的场景(如用户大多都是下行数据流量(看新闻和视频),向其他人发送的数据量比较少))

3.频分半双工

终端发射时不接收,接收时不发射,发射信号和接收信号频率不同

(适合单用户流量比较小,但用户数量众多的场景)

 

4.窄带物联网NB- IOT(信号带宽窄 180khz(有利于提高网络覆盖和终端灵敏度))

适合海量的数据连接量

低功耗(半双工模式,发射机多数时间休息,省电)

低成本

深度覆盖(物联网的终端需要大多安装在空间偏僻狭小的地方

 

 

 

 

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