Ovdje će se četiri osnovne karakteristike radio frekvencijskih kola tumačiti iz četiri aspekta: radiofrekvencijski interfejs, mali željeni signal, veliki signal interferencije i smetnje susjednog kanala, a dati su i važni faktori kojima je potrebna posebna pažnja u procesu projektovanja PCB-a.

Radiofrekventni interfejs simulacije radiofrekventnog kola

Bežični predajnik i prijemnik konceptualno su podijeljeni u dva dijela: baznu frekvenciju i radio frekvenciju. Osnovna frekvencija uključuje frekvencijski opseg ulaznog signala predajnika i frekvencijski opseg izlaznog signala prijemnika. Širina pojasa osnovne frekvencije određuje osnovnu brzinu kojom podaci mogu teći u sistemu. Osnovna frekvencija se koristi za poboljšanje pouzdanosti toka podataka i smanjenje opterećenja koje nameće predajnik na medijum za prenos pod određenom brzinom prenosa podataka. Stoga je potrebno mnogo inženjerskog znanja za obradu signala kada se dizajnira krug osnovne frekvencije na PCB-u. Radio-frekvencijski krug predajnika može pretvoriti i naviše konvertirati obrađeni signal osnovnog pojasa u određeni kanal i ubrizgati ovaj signal u prijenosni medij. Naprotiv, radio-frekvencijski krug prijemnika može dobiti signal iz medija za prijenos, te pretvoriti i smanjiti frekvenciju na osnovnu frekvenciju.
Odašiljač ima dva glavna cilja dizajna PCB-a: Prvi je da moraju prenositi određenu snagu dok troše najmanju moguću snagu. Drugi je da ne mogu ometati normalan rad primopredajnika u susjednim kanalima. Što se prijemnika tiče, postoje tri glavna cilja dizajna PCB-a: prvo, oni moraju precizno vratiti male signale; drugo, moraju biti u stanju da uklone ometajuće signale izvan željenog kanala; i na kraju, kao i odašiljač, moraju trošiti energiju Vrlo malo.

Veliki signal interferencije simulacije radiofrekventnog kola

Prijemnik mora biti vrlo osjetljiv na male signale, čak i kada postoje veliki signali smetnji (prepreke). Ova situacija se događa kada pokušavate da primite slab signal ili signal za prijenos na velike udaljenosti, a snažan odašiljač u blizini emituje u susjednom kanalu. Signal smetnje može biti 60 do 70 dB veći od očekivanog signala i može biti pokriven u velikoj količini tokom ulazne faze prijemnika, ili prijemnik može generirati pretjeranu buku tokom ulazne faze kako bi blokirao prijem normalnih signala . Ako je prijemnik odveden u nelinearnu regiju od izvora smetnji tokom ulazne faze, pojavit će se gornja dva problema. Da bi se izbjegli ovi problemi, prednji kraj prijemnika mora biti vrlo linearan.
Stoga je “linearnost” takođe važan faktor u dizajnu PCB-a prijemnika. Budući da je prijemnik uskopojasno kolo, nelinearnost se mjeri mjerenjem „intermodulacione distorzije“. Ovo uključuje korištenje dva sinusna ili kosinusna vala sličnih frekvencija i smještenih u središnjem pojasu za pokretanje ulaznog signala, a zatim mjerenje proizvoda njegove intermodulacije. Općenito govoreći, SPICE je dugotrajan i intenzivan softver za simulaciju, jer mora izvršiti mnogo kalkulacija u petlji da bi dobio potrebnu rezoluciju frekvencije da bi razumio izobličenje.

Mali očekivani signal u simulaciji RF kola

Prijemnik mora biti vrlo osjetljiv da detektuje male ulazne signale. Uopšteno govoreći, ulazna snaga prijemnika može biti čak 1 μV. Osetljivost prijemnika je ograničena šumom koji stvara njegov ulazni krug. Stoga je šum važan faktor u dizajnu PCB-a prijemnika. Štaviše, neophodna je mogućnost predviđanja buke pomoću alata za simulaciju. Slika 1 je tipičan superheterodinski prijemnik. Primljeni signal se prvo filtrira, a zatim se ulazni signal pojačava niskošumnim pojačalom (LNA). Zatim upotrijebite prvi lokalni oscilator (LO) da se pomiješate s ovim signalom kako biste ovaj signal pretvorili u međufrekvenciju (IF). Performanse buke front-end kola uglavnom zavise od LNA, miksera i LO. Iako tradicionalna SPICE analiza šuma može pronaći šum LNA, ona je beskorisna za mikser i LO, jer će na šum u ovim blokovima ozbiljno utjecati veliki LO signal.
Mali ulazni signal zahtijeva da prijemnik ima veliku funkciju pojačanja i obično zahtijeva pojačanje od 120 dB. Sa tako visokim pojačanjem, svaki signal spojen sa izlaznog kraja nazad na ulazni kraj može uzrokovati probleme. Važan razlog za korištenje arhitekture superheterodinskog prijemnika je taj što može raspodijeliti pojačanje na nekoliko frekvencija kako bi se smanjila mogućnost spajanja. Ovo također čini da se frekvencija prvog LO razlikuje od frekvencije ulaznog signala, što može spriječiti da se veliki signali smetnje „kontaminiraju“ u male ulazne signale.
Iz različitih razloga, u nekim bežičnim komunikacijskim sistemima, direktna konverzija ili homodina arhitektura može zamijeniti superheterodinu arhitekturu. U ovoj arhitekturi, RF ulazni signal se direktno pretvara u osnovnu frekvenciju u jednom koraku. Stoga je većina pojačanja u osnovnoj frekvenciji, a frekvencija LO i ulaznog signala je ista. U ovom slučaju, mora se razumjeti utjecaj male količine spajanja i mora se uspostaviti detaljan model „puta lutajućeg signala“, kao što su: spajanje kroz podlogu, igle paketa i vezivne žice (Bondwire) između spojnica, i spajanje preko dalekovoda.

Interferencija susednog kanala u simulaciji radio frekvencijskog kola

Distorzija takođe igra važnu ulogu u predajniku. Nelinearnost koju generiše predajnik u izlaznom kolu može proširiti propusni opseg prenošenog signala u susednim kanalima. Ovaj fenomen se naziva "spektralni ponovni rast". Prije nego što signal stigne do pojačala snage predajnika (PA), njegov propusni opseg je ograničen; ali "intermodulacijska distorzija" u PA će uzrokovati ponovno povećanje propusnog opsega. Ako se propusni opseg previše poveća, predajnik neće moći zadovoljiti zahtjeve za snagom svojih susjednih kanala. Prilikom prijenosa digitalno moduliranih signala, zapravo, SPICE se ne može koristiti za predviđanje daljnjeg rasta spektra. Zato što se prijenos oko 1.000 simbola (simbola) mora simulirati da bi se dobio reprezentativan spektar, a visokofrekventni noseći valovi moraju biti kombinovani, što će SPICE analizu tranzijenta učiniti nepraktičnom.