RF（Radio Frequency）技術被廣泛應用於多種領域
，如：電視、廣播、移動電話
、雷達、自動識別係統等。專用詞RFID（射頻識別）即指應用射頻識別信號對目標物進行識別。RFID的應用包括：

 

　　● ETC（電子收費）

 

　　● 鐵路機車車輛識別與跟蹤

 

　　● 集裝箱識別

 

　　● 貴重物品的識別
、認證及跟蹤

 

　　● 商業零售、醫療保健
、後勤服務等的目標物管理

 

　　● 出入門禁管理

 

　　● 動物識別、跟蹤

 

　　● 車輛自動鎖死（防盜）

 

RF（射頻）專指具有一定波長可用於無線電通信的電磁波。電磁波可由其頻率表述為：KHz（千赫），MHz（兆赫）及GHz（千兆赫）。其頻率範圍為VLF（極低頻）也即10-30KHz至EHF（極高頻）也即30-300GHz。

 

RFID是(shi)一(yi)項(xiang)易(yi)於(yu)操(cao)控(kong)
，簡(jian)單(dan)實(shi)用(yong)且(qie)特(te)別(bie)適(shi)合(he)用(yong)於(yu)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)，其(qi)所(suo)具(ju)備(bei)的(de)獨(du)特(te)優(you)越(yue)性(xing)是(shi)其(qi)它(ta)識(shi)別(bie)技(ji)術(shu)無(wu)法(fa)企(qi)及(ji)的(de)。它(ta)既(ji)可(ke)支(zhi)持(chi)隻(zhi)讀(du)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)也(ye)可(ke)支(zhi)持(chi)讀(du)寫(xie)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)，且(qie)無(wu)需(xu)接(jie)觸(chu)或(huo)瞄(miao)準(zhun)；可自由工作在各種惡劣環境下

；可進行高度的數據集成。另外，由於該技術很難被仿冒
、侵入，使RFID具備了極高的安全防護能力。

 

從概念上來講，RFID 類(lei)似(si)於(yu)條(tiao)碼(ma)掃(sao)描(miao)，對(dui)於(yu)條(tiao)碼(ma)技(ji)術(shu)而(er)言(yan)
，它(ta)是(shi)將(jiang)已(yi)編(bian)碼(ma)的(de)條(tiao)形(xing)碼(ma)附(fu)著(zhe)於(yu)目(mu)標(biao)物(wu)並(bing)使(shi)用(yong)專(zhuan)用(yong)的(de)掃(sao)描(miao)讀(du)寫(xie)器(qi)利(li)用(yong)光(guang)信(xin)號(hao)將(jiang)信(xin)息(xi)由(you)條(tiao)形(xing)磁(ci)傳(chuan)送(song)到(dao)掃(sao)描(miao)讀(du)寫(xie)器(qi)；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著於目標物的RFID單元
，利用RF信號將信息由RFID單元傳送至RFID讀寫器。

 

RFID單元中載有關於目標物的各類相關信息，如：該目標物的名稱，目標物運輸起始終止地點、中轉地點及目標物經過某一地的具體時間等，還可以載入諸如溫度等指標。RFID單元，如標簽、卡等可靈活附著於從車輛到載貨底盤的各類物品。

 

RFID技術所使用的電波頻率為50KHz-5.8GHz，如圖一所示
，一個最基本的RFID係統一般包括以下幾個部份：

 

　　● 一個載有目標物相關信息的RFID單元（應答機或卡、標簽等）

 

　　● 在讀寫器及RFID單元間傳輸RF信號的天線

 

　　● 一個產生RF信號的RF收發器（RF transceiver）

 

　　● 一個接收從RFID單元上返回的RF信號並將解碼的數據傳輸到主機係統以供處理的讀寫器。

 

　　● 天線、讀寫器、收發器及主機可局部或全部集成為一個整體，或集成為少數的部件。不同製造商有各自不同的集成方法。

 

（在以上基本配置之外，還應包括相應的應用軟件）

 

 

射頻電路最主要的應用領域就是無線通信，圖1為一個典型的無線通信係統的框圖，下麵以這個係統為例分析射頻電路在整個無線通信係統中的作用。

 

 

這是一個無線通信收發機（《span》tranceiver）的係統模型，它包含了發射機電路
、接jie收shou機ji電dian路lu以yi及ji通tong信xin天tian線xian。這zhe個ge收shou發fa機ji可ke以yi應ying用yong於yu個ge人ren通tong信xin和he無wu線xian局ju域yu網wang絡luo中zhong。在zai這zhe個ge係xi統tong中zhong，數shu字zi處chu理li部bu分fen主zhu要yao是shi對dui數shu字zi信xin號hao進jin行xing處chu理li，包bao括kuo采cai樣yang
、壓縮、編碼等；然後通過A/D轉換器轉換器變成模擬形式進入模擬信號電路單元。

 

 

下麵
，將針對圖方框圖中的低噪聲放大器（LNA）討論一般射頻電路的組成和特點。

 

 

上圖給出了這個放大器的電路板圖， 注zhu意yi到dao輸shu入ru信xin號hao是shi通tong過guo一yi個ge經jing過guo匹pi配pei濾lv波bo網wang絡luo輸shu入ru放fang大da模mo塊kuai。放fang大da模mo塊kuai一yi般ban采cai用yong晶jing體ti管guan的de共gong射she極ji結jie構gou

，其qi輸shu入ru阻zu抗kang必bi須xu與yu位wei於yu低di噪zao聲sheng放fang大da器qi前qian麵mian的de濾lv波bo器qi的de輸shu出chu阻zu抗kang 相xiang匹pi配pei，從cong而er保bao證zheng最zui佳jia傳chuan輸shu功gong率lv和he最zui小xiao反fan射she係xi數shu
，對dui於yu射she頻pin電dian路lu設she計ji來lai說shuo
，這zhe種zhong匹pi配pei是shi必bi須xu的de。此ci外wai，低di噪zao聲sheng放fang大da器qi的de輸shu出chu阻zu抗kang必bi須xu與yu其qi後hou端duan的de混hun頻pin器qi輸shu入ru阻zu抗kang相xiang匹pi 配

，同樣能保證放大器輸出的信號能完全、無反射的輸入到混頻器中去。這些匹配網絡是由微帶線組成，在有些時候也可能由獨立的無源器件組成
，但是它們在高頻 情況下的電特性與在低頻的情況下完全不同。圖上還可以看出微帶線實際上是一定長度和寬度的敷銅帶，與微帶線連接的是片狀電阻、電容和電感。

 

 

增益
、噪聲和非線性是描述射頻電路最常用的指標。在射頻和微波係統中，由於反射的普遍存在和理想的短路、開(kai)路(lu)難(nan)以(yi)獲(huo)得(de)，低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)中(zhong)常(chang)用(yong)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)參(can)數(shu)的(de)測(ce)量(liang)變(bian)得(de)十(shi)分(fen)困(kun)難(nan)，因(yin)此(ci)，功(gong)率(lv)的(de)測(ce)量(liang)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。並(bing)且(qie)
，傳(chuan)統(tong)的(de)射(she)頻(pin)和(he)微(wei)波(bo)電(dian)路(lu)使(shi)用(yong)分(fen)立(li)元(yuan)件(jian)和(he)傳(chuan)輸(shu)線(xian)構(gou)成(cheng)，電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)入(ru)
、輸出通常需要匹配到一個係統阻抗（50？或75
？）。由於上麵兩個原因，電路的性能指標，如增益、噪聲


、非線性等，都可以通過功率表示出來

 

為了計算方便，在射頻和微波工程中常用功率強度對數的形式來表示功率，dBm是信號功率相對於1mW的對數值。

 

有了功率的定義，現在開始討論射頻係統中的一個重要指標：zengyi。zaishepinxitongzhongkaolvdegonglvzhideshigonglvzengyi，zheyudianyazengyihenrongyichanshenghunxiao。ciwai，zaishepinxitongzhong，tongyangcunzaiduozhonggonglvdedingyi，dangpipeidianlucunzaishi
，keyidingyiyixiagonglv：

 

　　PL：負載獲得的功率

 

　　Pin：電路的輸入功率

 

　　Pavs：信號源能提供的最大功率

 

　　Pavn：電路能提供的最大功率

 

相應的
，可以定義三種功率：一般功率增益Gp、轉化功率增益GT和資用增益GA，它們由下列公式給出。

 

 

無(wu)線(xian)發(fa)射(she)器(qi)和(he)接(jie)收(shou)器(qi)在(zai)概(gai)念(nian)上(shang)
，可(ke)分(fen)為(wei)基(ji)頻(pin)與(yu)射(she)頻(pin)兩(liang)個(ge)部(bu)份(fen)。基(ji)頻(pin)包(bao)含(han)發(fa)射(she)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)之(zhi)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)，也(ye)包(bao)含(han)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)之(zhi)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)。基(ji)頻(pin)的(de)頻(pin)寬(kuan)決(jue)定(ding)了(le)數(shu)據(ju)在(zai)係(xi)統(tong)中(zhong)可(ke)流(liu)動(dong)的(de)基(ji)本(ben)速(su)率(lv)。基(ji)頻(pin)是(shi)用(yong)來(lai)改(gai)善(shan)數(shu)據(ju)流(liu)的(de)可(ke)靠(kao)度(du)
，並(bing)在(zai)特(te)定(ding)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)率(lv)之(zhi)下(xia)，減(jian)少(shao)發(fa)射(she)器(qi)施(shi)加(jia)在(zai)傳(chuan)輸(shu)媒(mei)介(jie)（transmission medium）的負荷。因此，PCB設計基頻電路時，需要大量的信號處理工程知識。發射器的射頻電路能將已處理過的基頻信號轉換、升頻至指定的頻道中，並 將此信號注入至傳輸媒體中。相反的，接收器的射頻電路能自傳輸媒體中取得信號，並轉換、降頻成基頻。

 

發射器有兩個主要的PCB設計目標：第一是它們必須盡可能在消耗最少功率的情況下
，發射特定的功率。第二是它們不能幹擾相鄰頻道內的收發機之正 常運作。就接收器而言，有三個主要的PCB設計目標：首先
，它們必須準確地還原小信號;第二，它們必須能去除期望頻道以外的幹擾信號;最後一點與發射器一 樣，它們消耗的功率必須很小。

 

　　

接收器必須對小的信號很靈敏
，即使有大的幹擾信號（阻擋物）存在時。這種情況出現在嚐試接收一個微弱或遠距的發射信號
，而其附近有強大的發射器 在相鄰頻道中廣播。幹擾信號可能比期待信號大60~70 dB
，qiekeyizaijieshouqideshurujieduanyidaliangfugaidefangshi
，huoshijieshouqizaishurujieduanchanshengguoduodezaoshengliang，laizuduanzhengchangxinhaodejieshou。ruguojieshouqizaishurujieduan

，beiganraoyuanqushijin 入非線性的區域
，上述的那兩個問題就會發生。為避免這些問題
，接收器的前端必須是非常線性的。

 

因此


，“線性”也是PCB設計接收器時的一個重要考慮因素。由於接收器是窄頻電路，所以非線性是以測量“交調失真 （intermodulaTIon distorTIon）”來統計的。這牽涉到利用兩個頻率相近
，並位於中心頻帶內（in band）的正弦波或餘弦波來驅動輸入信號
，然後再測量其交互調變的乘積。大體而言，SPICE是一種耗時耗成本的仿真軟件

，因為它必須執行許多次的循環 運算以後，才能得到所需要的頻率分辨率，以了解失真的情形。

 

　　

 

　　

接收器必須很靈敏地偵測到小的輸入信號。一般而言，接收器的輸入功率可以小到1 μV。接收器的靈敏度被它的輸入電路所產生的噪聲所限製。因此，噪聲是PCB設計接收器時的一個重要考慮因素。而且，具備以仿真工具來預測噪聲的能力是不 可或缺的。附圖一是一個典型的超外差（superheterodyne）接收器。接收到的信號先經過濾波


，再以低噪聲放大器（LNA）將輸入信號放大。然 後利用第一個本地振蕩器（LO）與此信號混合
，以使此信號轉換成中頻（IF）。前端（front-end）電路的噪聲效能主要取決於LNA、混合器 （mixer）和LO。雖然使用傳統的SPICE噪聲分析


，可以尋找到LNA的噪聲，但對於混合器和LO而言
，它卻是無用的
，因為在這些區塊中的噪聲，會 被很大的LO信號嚴重地影響。

 

小的輸入信號要求接收器必須具有極大的放大功能，通常需要120 dB這麼高的增益。在這麼高的增益下，任何自輸出端耦合（couple）回到輸入端的信號都可能產生問題。使用超外差接收器架構的重要原因是，它可以將增 益分布在數個頻率裏，以減少耦合的機率。這也使得第一個LO的頻率與輸入信號的頻率不同，可以防止大的幹擾信號“汙染”到小的輸入信號。

 

因為不同的理由，在一些無線通訊係統中，直接轉換（direct conversion）或內差（homodyne）架構可以取代超外差架構。在此架構中，射頻輸入信號是在單一步驟下直接轉換成基頻，因此

，大部份的增益 都在基頻中
，而且LO與輸入信號的頻率相同。在這種情況下
，必須了解少量耦合的影響力
，並且必須建立起“雜散信號路徑（stray signal path）”的詳細模型，譬如：穿過基板（substrate）的耦合、封裝腳位與焊線（bondwire）之間的耦合、和穿過電源線的耦合。

 

 

失真也在發射器中扮演著重要的角色。發射器在輸出電路所產生的非線性，可能使傳送信號的頻寬散布於相鄰的頻道中。這種現象稱為“頻譜的再成長 （spectral regrowth）”。在信號到達發射器的功率放大器（PA）之前，其頻寬被限製著;但在PA內的“交調失真”會導致頻寬再次增加。如果頻寬增加的太多， 發射器將無法符合其相鄰頻道的功率要求。當傳送數字調變信號時，實際上，是無法用SPICE來預測頻譜的再成長。因為大約有1000個數字符號 （symbol）的傳送作業必須被仿真
，以求得代表性的頻譜，並且還需要結合高頻率的載波，這些將使SPICE的瞬態分析變得不切實際。