- 射頻接口和電路的特性

失真也在發(fā)射器中扮演著重要的角色。發(fā)射器在輸出電路所產(chǎn)生的非線性，可能使傳送訊號(hào)的頻寬散布于相鄰的頻道中。這種現(xiàn)象稱為“頻譜的再成長(zhǎng)（spectral regrowth）”。如附圖二與三所示，在訊號(hào)到達(dá)發(fā)射器的功率放大器（PA）之前，其頻寬被限制著；但在PA內(nèi)的“交互調(diào)變失真”會(huì)導(dǎo)致頻寬再次增加。如果頻寬增加的太多，發(fā)射器將無法符合其相鄰頻道的功率要求。當(dāng)傳送數(shù)字調(diào)變訊號(hào)時(shí)，實(shí)際上，是無法用SPICE來預(yù)測(cè)頻譜的再成長(zhǎng)。因?yàn)榇蠹s有1000個(gè)數(shù)字符號(hào)（symbol）的傳送作業(yè)必須被仿真，以求得代表性的頻譜，并且還需要結(jié)合高頻率的載波，這些將使SPICE的瞬態(tài)分析變得不切實(shí)際。

圖二：數(shù)字式直接轉(zhuǎn)換發(fā)射器

圖三：諧波失真和交互調(diào)變失真

射頻電路的特征

射頻電路有幾個(gè)獨(dú)特的特征，是無法應(yīng)用傳統(tǒng)的電路仿真技術(shù)來仿真的。但是，在過去十年來，射頻研究專家已經(jīng)開發(fā)出許多種具特別功能的算法，可以用來克服這些障礙，為射頻電路提供實(shí)用的仿真方法。通常這是利用射頻電路的特有特征來實(shí)現(xiàn)的；而這些特征對(duì)傳統(tǒng)的仿真方法而言，正是障礙之所在。底下就分別說明射頻電路特有的幾個(gè)特征：

* 窄頻訊號(hào)

射頻電路是以調(diào)變載波（modulated carrier）的形式來處理窄頻訊號(hào)。調(diào)變過的載波具有周期性的高頻載波訊號(hào)和低頻調(diào)變訊號(hào)的雙重特征，它以載波的振幅或相位或頻率來調(diào)變。以典型的手機(jī)為例，它的調(diào)變頻寬是10~30 KHz，“乘坐”在1~2GHz的載波上。雖然，我們常用一個(gè)正弦波或一組正弦波的簡(jiǎn)單集合，來構(gòu)成調(diào)變測(cè)試訊號(hào)，但是通常，調(diào)變（輸入）訊號(hào)是任意的（arbitrary）波形。

存在于調(diào)變中的最低頻率與載波頻率之間的比率，是相對(duì)頻率分辨率的測(cè)量值，此測(cè)量值是在仿真射頻電路時(shí)所必需的。一般用途的電路仿真器，譬如SPICE，是使用瞬態(tài)分析來預(yù)測(cè)電路的非線性行為。若使用瞬態(tài)分析，要在高載波頻率中辨識(shí)出低頻率的調(diào)變訊號(hào)，其成本是昂貴的。因?yàn)楦哳l載波具有短的時(shí)間間隔（timestep），然而低頻調(diào)變訊號(hào)需要長(zhǎng)的時(shí)間間距。

如附圖三所示，在非線性電路中傳送窄頻訊號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻譜相當(dāng)稀疏的寬帶訊號(hào)。一般來說，此頻譜是由靠近載波附近的諧波頻率叢集（cluster）而成的。如果調(diào)變是周期性或準(zhǔn)周期性（quasiperiodic）的，則這些叢集是頻率的離散形式；不然，它將是頻率的連續(xù)分布。

射頻仿真軟件可以利用此頻譜的稀疏特性，在不同狀態(tài)下，得到真實(shí)的模擬效果。當(dāng)頻譜是離散時(shí)，“穩(wěn)定狀態(tài)（steady-state）法”會(huì)被使用；當(dāng)頻譜是連續(xù)時(shí)，瞬間分析法會(huì)被使用。

* 射頻訊號(hào)路徑隨時(shí)間變化的線性特性

射頻電路另一個(gè)重要但較少被查覺的特性是：從輸入端到輸出端，它們一般都會(huì)被設(shè)計(jì)成線性的電路，以避免調(diào)變或信息訊號(hào)的失真。一些射頻電路，譬如混合器，是用來將訊號(hào)從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換至另一個(gè)頻率。其實(shí)，它們是被一個(gè)額外的訊號(hào)LO驅(qū)動(dòng)著，LO是一個(gè)大的周期性訊號(hào)，其頻率是進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換時(shí)所需要的。為了能得到最佳的效能，混合器被設(shè)計(jì)成可以用很強(qiáng)的非線性方式來響應(yīng)LO。因此，混合器同時(shí)具有近似線性（至輸入）和強(qiáng)大的非線性（至LO）特征。

產(chǎn)生時(shí)序（timing）或頻率（clock）的電路，例如：LO，是和信息訊號(hào)無關(guān)的，因此，它可以被視為混合器的一部份，而不是混合器的外部（輸入）電路，如附圖四所示。這種觀念上的簡(jiǎn)單改變，可使混合器具有單一輸入訊號(hào)和一個(gè)近似線性、隨時(shí)間變化的周期性轉(zhuǎn)換函數(shù)（transfer function）。例如：有一個(gè)混波器是以一個(gè)理想的乘法器制成的，它后面跟著一個(gè)低通濾波器。乘法器是非線性的，并具有兩個(gè)輸入訊號(hào)。當(dāng)一個(gè)LO訊號(hào)cos（ ）取得一個(gè)輸入訊號(hào)之后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)值：
= LPF{ cos（ ） }
從上式清楚可知， 是隨著時(shí)間變化的，并且與 成正比例的關(guān)系。如果輸入訊號(hào)是： = ，那么： = LPF{ }=
上式表示一個(gè)線性周期變化的轉(zhuǎn)換函數(shù)實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換的功能。

圖四：將LO視為混合器的一部份