射频电路

本文从射频界面、小的期望信号、大的干扰信号、相邻频道的干扰四个方面解读射频电路四大基础特性，并给出了在 PCB 设计过程中需要特别注意的重要因素。

<strong>1、射频电路仿真之射频的界面</strong>

无线发射器和接收器在概念上，可分为基频与射频两个部分。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（transmi ssion 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。

<strong><font color="red">发射器有两个主要的 PCB 设计目标：</font> </strong>

它们必须尽可能在消耗最少功率的情况下，发射特定的功率。

它们不能干扰相邻频道内的收发机之正常运作。

此处将从射频界面、小的期望信号、大的干扰信号、相邻频道的干扰四个方面解读射频电路四大基础特性，并给出了在PCB设计过程中需要特别注意的重要因素。

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<strong>射频电路仿真之射频的界面</strong>

射频电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种“黑色艺术”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波，所以这些对手机的EMC、EMI影响都很大，下面就对手机PCB板的在设计RF布局时必须满足的条件加以总结：

<strong>一、高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）要隔开。</strong>

尽可能地把高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。手机功能比较多、元器件很多，但是PCB空间较小，同时考虑到布线的设计过程限定最高，所有的这一些对设计技巧的要求就比较高。

射频电路指处理信号的电磁波长与电路或器件尺寸处于同一数量级的电路，作为PCB设计工程师，你当然得了解。本文，我们就先来学习一些基础术语吧。

<strong>1. 射频 RF(Radio Frequency)</strong>

射频是电磁波按应用划分的定义，专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波。频率范围定义比较混乱，资料中有30MHz至3GHz，也有300MHz至40GHz，与微波有重叠;另有一种按频谱划分的定义，是指波长从1兆m至1m范围内的电磁波，其相应的频率从30Hz至300MHz；射频（RF）与微波的频率界限比较模糊，并且随着器件技术和设计方法的进步还有所变化。

<strong>2. 微波 Microwaves</strong>

微波是电磁波按频谱划分的定义，是指波长从1m至0.1mm范围内的电磁波，其相应的频率从0.3GHz至3000GHz。这段电磁频谱包括分米波(频率从0.3GHz至3GHz)\厘米波(频率从3GHz至30GHz)\毫米波(频率从30GHz至300GHz)和亚毫米波(频率从300GHz至3000GHz，有些文献中微波定义不含此段)四个波段（含上限，不含下限）。具有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性五大特点。

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<strong>1. 射频电路设计 - 理论与应用</strong>

『美』 Reinhold Ludwig 著 电子工业出版社

书评：射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解。

随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办？提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过，跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方，人的思维是不断升华的，知识的也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。

（1）电源线是EMI出入电路的重要途径。通过电源线，外界的干扰可以传入内部电路，影响RF电路指标。为了减少电磁辐射和耦合，要求DC-DC模块的一次侧、二次侧、负载侧环路面积最小。电源电路不管形式有多复杂，其大电流环路都要尽可能小。电源线和地线总是要靠近放置。

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（2）如果电路中使用了开关电源，开关电源的外围器件布局要符合各功率回流路径最短的原则。滤波电容要靠近开关电源相关引脚。共模电感要靠近开关电源模块。

（3）单板上长距离的电源线不能同时接近或穿过级联放大器（增益大于45dB）的输出和输入端，避免电源线成为RF信号传输途径，进而引起自激或降低扇区隔离度。长距离电源线的两端都需要加上高频滤波电容，甚至中间也要加上高频滤波电容。

<strong>什么是射频电路</strong>

射频简称RF，指的就是射频电流，是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于1000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

射频电路指处理信号的电磁波长与电路或器件尺寸处于同一数量级的电路。此时由于器件尺寸和导线尺寸的关系，电路需要用分布参数的相关理论来处理，这类电路都可以认为是射频电路，对其频率没有严格要求，如长距离传输的交流输电线（50Hz或60Hz）有时也要用RF的相关理论来处理。

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我们以普通手机射频电路为例来详细介绍射频电路的原理。