射頻設(shè)計一直是電子工程領(lǐng)域中極具挑戰(zhàn)性的一部分。許多工程師在面對射頻設(shè)計時，常常感到困惑和無從下手。數(shù)字工程師甚至調(diào)侃射頻工程師是在和“玄學(xué)”打交道。那么，射頻設(shè)計到底有什么樣的原則呢？今天，我們就來深入探討一下射頻設(shè)計的核心問題。

1射頻設(shè)計的復(fù)雜性

射頻設(shè)計的復(fù)雜性體現(xiàn)在多個方面。首先，射頻設(shè)計涉及到大量的理論知識，如麥克斯韋方程組、Smith圓圖、泰勒級數(shù)和Z變換等。這些理論知識對于許多工程師來說都是一大挑戰(zhàn)。其次，射頻設(shè)計對細(xì)節(jié)的要求極高。一個小小的過孔設(shè)計不當(dāng)，就可能導(dǎo)致整個電路板的性能大幅下降。例如，經(jīng)過一個濾波器后，EVM（誤差矢量幅度）可能會惡化到無法接受的程度。這些看似微不足道的小問題，卻可能對整個系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響。

2射頻設(shè)計的兩大核心問題

盡管射頻設(shè)計看起來復(fù)雜無比，但其實它的核心問題可以歸結(jié)為兩個方面：線性和相位噪聲。

線性

線性是射頻設(shè)計的第一大原則。無論是雷達(dá)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)還是芯片設(shè)計，線性都是至關(guān)重要的。線性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

發(fā)射機(jī)的諧波和ACPR（鄰信道功率比）：發(fā)射機(jī)的諧波和ACPR是衡量發(fā)射機(jī)線性性能的關(guān)鍵指標(biāo)。諧波是指發(fā)射信號的頻率倍數(shù)處的信號強(qiáng)度，而ACPR則表示發(fā)射信號對鄰近信道的干擾程度。在實際應(yīng)用中，我們需要將諧波和ACPR控制在一定的范圍內(nèi)，以保證信號的質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

接收機(jī)的動態(tài)范圍和互調(diào)選擇性：接收機(jī)的動態(tài)范圍是指接收機(jī)能夠處理的最大信號功率與最小信號功率之間的范圍?；フ{(diào)選擇性則是指接收機(jī)在處理多個信號時，對不同頻率信號的抑制能力。這兩個指標(biāo)直接關(guān)系到接收機(jī)的性能和系統(tǒng)的可靠性。

3相位噪聲

相位噪聲是射頻系統(tǒng)的核心問題之一。它主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

鄰信道功率比（ACPR）：鄰信道功率比是指在一定頻率偏移下，信號功率與鄰近信道功率的比值。通常在100kHz處測量。

鄰信選擇性：鄰信選擇性是指在一定頻率偏移下，信號功率與鄰近信道功率的比值。通常在500kHz處測量。

阻塞：阻塞是指在一定頻率偏移下，信號功率與阻塞信號功率的比值。通常在1MHz處測量。

這些指標(biāo)看似復(fù)雜，但其實都是對相位噪聲的不同要求。相位噪聲直接影響信號的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的性能。

4系統(tǒng)指標(biāo)設(shè)計

在進(jìn)行射頻系統(tǒng)設(shè)計時，我們需要綜合考慮發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的指標(biāo)。發(fā)射機(jī)的指標(biāo)主要包括諧波、EVM、三階互調(diào)等，這些指標(biāo)主要反映系統(tǒng)的線性性能。而鄰信道功率比和雜散則主要反映相位噪聲。接收機(jī)的指標(biāo)主要包括互調(diào)、鏡像、動態(tài)范圍等，這些指標(biāo)主要反映系統(tǒng)的線性性能。而ACS（鄰信道選擇性）、阻塞和雜散抑制則主要反映相位噪聲。

總結(jié)

射頻設(shè)計雖然復(fù)雜，但其實它的核心問題可以歸結(jié)為線性和相位噪聲。無論是選擇何種器件，還是設(shè)計何種電路，最終的目的都是為了優(yōu)化系統(tǒng)的線性和相位噪聲性能。在實際工作中，我們還需要在滿足系統(tǒng)性能的前提下，考慮功耗、換頻時間等其他因素。

總之，射頻設(shè)計并非“玄學(xué)”，只要我們抓住線性和相位噪聲這兩個核心問題，就能夠更好地理解和設(shè)計射頻系統(tǒng)。