<span style='color:red'>射频电路</span>中常见的损耗类型全方位解读
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射频电路中常见的损耗类型全方位解读

　　       射频电路中的损耗是指在射频信号传输、处理过程中，信号能量的减少。常见的损耗类型主要包括以下几种：　　01介质损耗　　• 原理：介质损耗是由于射频电路中使用的绝缘材料(如PCB基板材料、电介质等)在高频电场作用下，极化过程滞后于电场变化，导致能量以热的形式散失。　　• 影响因素：　　• 介质材料的介电常数：介电常数越高，损耗越大。　　• 介质材料的损耗正切(tanδ)：损耗正切越大，损耗越明显。　　• 工作频率：频率越高，介质损耗越显著。　　• 常见应用场景：在微带线、带状线等传输线结构中，以及在电容等元件中，介质损耗是主要的损耗来源之一。　　02导体损耗　　• 原理：导体损耗是由于射频电流在导体中流动时，受到导体电阻的阻碍，导致能量以热的形式散失。在高频情况下，由于趋肤效应，电流主要集中在导体表面，增加了等效电阻，从而增加了损耗。　　• 影响因素：　　• 导体材料的电阻率：电阻率越低(如银、铜等)，损耗越小。　　• 导体的厚度和宽度：导体越厚、越宽，损耗越小。　　• 工作频率：频率越高，趋肤效应越明显，损耗越大。　　• 常见应用场景：在传输线(如微带线、同轴电缆)、电感等元件中，导体损耗是不可忽视的因素。　　03辐射损耗　　• 原理：辐射损耗是指射频信号在传输过程中，由于电路结构的不完善(如传输线的不连续性、天线效应等)，导致部分能量以电磁波的形式向周围空间辐射，从而造成损耗。　　• 影响因素：　　• 传输线的不连续性：如拐角、阻抗不匹配等。　　• 电路的开放性：如未屏蔽的电路结构。　　• 工作频率：频率越高，辐射损耗越明显。　　• 常见应用场景：在微带线、带状线等传输线结构中，如果设计不当，可能会出现辐射损耗。　　04反射损耗　　• 原理：反射损耗是由于射频信号在传输过程中遇到阻抗不匹配的界面时，部分信号被反射回源端，导致传输效率降低，有效信号能量减少。　　• 影响因素：　　• 阻抗匹配程度：阻抗匹配越差，反射损耗越大。　　• 工作频率：频率越高，对阻抗匹配的要求越高，反射损耗越明显。　　• 常见应用场景：在传输线与负载之间、不同传输线段之间，如果阻抗不匹配，会产生反射损耗。　　05耦合损耗　　• 原理：耦合损耗是指在多条传输线或多个元件之间，由于电磁场的相互耦合，导致信号能量从一个通道泄漏到另一个通道，从而造成损耗。　　• 影响因素：　　• 传输线之间的距离：距离越近，耦合损耗越大。　　• 传输线的平行长度：平行长度越长，耦合损耗越大。　　• 工作频率：频率越高，耦合损耗越明显。　　• 常见应用场景：在多条微带线、带状线等传输线并行布置时，容易出现耦合损耗。　　06插入损耗　　• 原理：插入损耗是指射频信号通过一个元件(如滤波器、衰减器、连接器等)时，由于元件本身的特性(如阻抗不匹配、介质损耗、导体损耗等)，导致信号能量的减少。　　• 影响因素：　　• 元件的品质因数(Q值)：Q值越高，插入损耗越小。　　• 元件的材料和结构：材料损耗大或结构不合理，插入损耗会增加。　　• 工作频率：频率越高，插入损耗可能越大。　　• 常见应用场景：在滤波器、衰减器、连接器等元件中，插入损耗是重要的性能指标。　　07热噪声损耗　　• 原理：热噪声损耗是由于电子的热运动导致的随机信号干扰，这种噪声会叠加在射频信号上，降低信号的信噪比，从而影响信号的质量。　　• 影响因素：　　• 温度：温度越高，热噪声越大。　　• 带宽：带宽越大，热噪声功率越大。　　• 元件的噪声系数：噪声系数越低，热噪声损耗越小。　　• 常见应用场景：在低噪声放大器、接收机前端等对噪声要求较高的电路中，热噪声损耗需要特别关注。　　08谐波损耗　　• 原理：谐波损耗是指在非线性元件(如二极管、晶体管等)中，由于输入信号的非线性处理，产生谐波信号，这些谐波信号会占用功率，导致有效信号能量减少。　　• 影响因素：　　• 元件的非线性程度：非线性越强，谐波损耗越大。　　• 输入信号的幅度：输入信号越大，谐波损耗越明显。　　• 常见应用场景：在功率放大器、混频器等非线性电路中，谐波损耗是需要考虑的因素。　　09互调损耗　　• 原理：互调损耗是指在非线性元件中，当多个频率的信号同时输入时，由于非线性作用，会产生新的频率分量(互调产物)，这些互调产物会干扰有效信号，导致信号质量下降。　　• 影响因素：　　• 元件的非线性程度：非线性越强，互调损耗越大。　　• 输入信号的幅度和频率间隔：输入信号越大、频率间隔越小，互调损耗越明显。　　• 常见应用场景：在接收机前端、混频器等电路中，互调损耗是重要的干扰因素。　　在射频电路设计中，需要根据具体的应用场景和性能要求，综合考虑以上各种损耗类型，通过优化电路结构、选择合适的材料和元件、进行阻抗匹配等措施，尽量降低损耗，提高电路的性能和效率。
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发布时间：2025-03-10 15:36 阅读量：376 继续阅读>>
浅析PCB<span style='color:red'>射频电路</span>四大基础特性
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浅析PCB射频电路四大基础特性

    射频简称RF。射频就是射频电流，它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10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。射频是指射频电路产生的特定频率的调制电波。射频电路是指从天线（ANT）到收、发基带信号（RXI/Q、TXI/Q）为止的这部分电路。本文Ameya360电子元器件采购网从射频界面、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4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。    一、射频电路仿真之射频的界面    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最少功率的情况下，发射特定的功率。第二是它们不能干扰相邻频道内的收发机之正常运作。就接收器而言，有三个主要的PCB设计目标：首先，它们必须准确地还原小信号;第二，它们必须能去除期望频道以外的干扰信号;最后一点与发射器一样，它们消耗的功率必须很小。    二、射频电路仿真之大的干扰信号    接收器必须对小的信号很灵敏，即使有大的干扰信号(阻挡物)存在时。这种情况出现在尝试接收一个微弱或远距的发射信号，而其附近有强大的发射器在相邻频道中广播。干扰信号可能比期待信号大60~70 dB，且可以在接收器的输入阶段以大量覆盖的方式，或使接收器在输入阶段产生过多的噪声量，来阻断正常信号的接收。如果接收器在输入阶段，被干扰源驱使进入非线性的区域，上述的那两个问题就会发生。为避免这些问题，接收器的前端必须是非常线性的。    因此，“线性”也是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。由于接收器是窄频电路，所以非线性是以测量“交调失真(intermodulation distortion)”来统计的。这牵涉到利用两个频率相近，并位于中心频带内(in band)的正弦波或余弦波来驱动输入信号，然后再测量其交互调变的乘积。大体而言，SPICE是一种耗时耗成本的仿真软件，因为它必须执行许多次的循环运算以后，才能得到所需要的频率分辨率，以了解失真的情形。    三、射频电路仿真之小的期望信号    接收器必须很灵敏地侦测到小的输入信号。一般而言，接收器的输入功率可以小到1 μV。接收器的灵敏度被它的输入电路所产生的噪声所限制。因此，噪声是PCB设计接收器时的一个重要考虑因素。而且，具备以仿真工具来预测噪声的能力是不可或缺的。附图一是一个典型的超外差(superheterodyne)接收器。接收到的信号先经过滤波，再以低噪声放大器(LNA)将输入信号放大。然后利用第一个本地振荡器(LO)与此信号混合，以使此信号转换成中频(IF)。前端(front-end)电路的噪声效能主要取决于LNA、混合器(mixer)和LO。虽然使用传统的SPICE噪声分析，可以寻找到LNA的噪声，但对于混合器和LO而言，它却是无用的，因为在这些区块中的噪声，会被很大的LO信号严重地影响。    小的输入信号要求接收器必须具有极大的放大功能，通常需要120 dB这么高的增益。在这么高的增益下，任何自输出端耦合(couple)回到输入端的信号都可能产生问题。使用超外差接收器架构的重要原因是，它可以将增益分布在数个频率里，以减少耦合的机率。这也使得第一个LO的频率与输入信号的频率不同，可以防止大的干扰信号“污染”到小的输入信号。    因为不同的理由，在一些无线通讯系统中，直接转换(direct conversion)或内差(homodyne)架构可以取代超外差架构。在此架构中，射频输入信号是在单一步骤下直接转换成基频，因此，大部份的增益都在基频中，而且LO与输入信号的频率相同。在这种情况下，必须了解少量耦合的影响力，并且必须建立起“杂散信号路径(stray signal path)”的详细模型，譬如：穿过基板(substrate)的耦合、封装脚位与焊线(bondwire)之间的耦合、和穿过电源线的耦合。    四、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。发射器在输出电路所产生的非线性，可能使传送信号的频宽散布于相邻的频道中。这种现象称为“频谱的再成长(spectral regrowth)”。在信号到达发射器的功率放大器(PA)之前，其频宽被限制着;但在PA内的“交调失真”会导致频宽再次增加。如果频宽增加的太多，发射器将无法符合其相邻频道的功率要求。当传送数字调变信号时，实际上，是无法用SPICE来预测频谱的再成长。因为大约有1000个数字符号(symbol)的传送作业必须被仿真，以求得代表性的频谱，并且还需要结合高频率的载波，这些将使SPICE的瞬态分析变得不切实际。    以上就是Ameya360电子元器件采购网关于PCB射频电路四大基础特性的所有内容介绍了，希望对大家有所帮助。
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发布时间：2022-06-23 13:12 阅读量：3294 继续阅读>>

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