Aquí, les quatre característiques bàsiques dels circuits de radiofreqüència s'interpretaran des de quatre aspectes: interfície de radiofreqüència, senyal desitjat petit, senyal d'interferència gran i interferència del canal adjacent, i es donen els factors importants que necessiten una atenció especial en el procés de disseny de PCB.

Interfície de radiofreqüència de simulació de circuits de radiofreqüència

El transmissor i el receptor sense fil es divideixen conceptualment en dues parts: freqüència base i freqüència de ràdio. La freqüència fonamental inclou el rang de freqüències del senyal d'entrada del transmissor i el rang de freqüència del senyal de sortida del receptor. L'ample de banda de la freqüència fonamental determina la velocitat fonamental a la qual les dades poden fluir al sistema. La freqüència base s'utilitza per millorar la fiabilitat del flux de dades i reduir la càrrega imposada pel transmissor al mitjà de transmissió sota una velocitat de transmissió de dades específica. Per tant, es requereixen molts coneixements d'enginyeria de processament de senyal quan es dissenya un circuit de freqüència fonamental en un PCB. El circuit de radiofreqüència del transmissor pot convertir i convertir el senyal de banda base processat a un canal designat i injectar aquest senyal al mitjà de transmissió. Per contra, el circuit de radiofreqüència del receptor pot obtenir el senyal del mitjà de transmissió i convertir i reduir la freqüència a la freqüència base.
El transmissor té dos objectius principals de disseny de PCB: el primer és que han de transmetre una potència específica mentre consumeixen la menor potència possible. El segon és que no poden interferir amb el funcionament normal dels transceptors dels canals adjacents. Pel que fa al receptor, hi ha tres objectius principals de disseny de PCB: primer, han de restaurar amb precisió els senyals petits; segon, han de ser capaços d'eliminar els senyals interferents fora del canal desitjat; i per últim, com l'emissor, han de consumir energia Molt petita.

Gran senyal d'interferència de simulació de circuits de radiofreqüència

El receptor ha de ser molt sensible als senyals petits, fins i tot quan hi ha grans senyals d'interferència (obstruccions). Aquesta situació es produeix quan s'intenta rebre un senyal de transmissió feble o de llarga distància i un transmissor potent a prop està emetent en un canal adjacent. El senyal d'interferència pot ser de 60 a 70 dB més gran que el senyal esperat, i es pot cobrir en gran quantitat durant la fase d'entrada del receptor, o el receptor pot generar soroll excessiu durant la fase d'entrada per bloquejar la recepció de senyals normals. . Si la font d'interferència condueix el receptor a una regió no lineal durant l'etapa d'entrada, es produiran els dos problemes anteriors. Per evitar aquests problemes, l'extrem frontal del receptor ha de ser molt lineal.
Per tant, la "linealitat" també és una consideració important en el disseny de PCB del receptor. Com que el receptor és un circuit de banda estreta, la no linealitat es mesura mesurant la "distorsió d'intermodulació". Això implica utilitzar dues ones sinusoïdals o ones cosinus amb freqüències similars i situades a la banda central per impulsar el senyal d'entrada, i després mesurar el producte de la seva intermodulació. En termes generals, SPICE és un programari de simulació que requereix molt de temps i costos, perquè ha de realitzar molts càlculs de bucle per obtenir la resolució de freqüència necessària per entendre la distorsió.

Petit senyal esperat en la simulació de circuits de RF

El receptor ha de ser molt sensible per detectar petits senyals d'entrada. En termes generals, la potència d'entrada del receptor pot ser tan petit com 1 μV. La sensibilitat del receptor està limitada pel soroll generat pel seu circuit d'entrada. Per tant, el soroll és una consideració important en el disseny de PCB del receptor. A més, la capacitat de predir el soroll amb eines de simulació és indispensable. La figura 1 és un típic receptor superheterodí. El senyal rebut es filtra primer i després el senyal d'entrada s'amplifica amb un amplificador de baix soroll (LNA). A continuació, utilitzeu el primer oscil·lador local (LO) per barrejar-lo amb aquest senyal per convertir aquest senyal en una freqüència intermèdia (IF). El rendiment del soroll del circuit frontal depèn principalment de l'LNA, el mesclador i el LO. Tot i que l'anàlisi de soroll SPICE tradicional pot trobar el soroll de l'LNA, és inútil per al mesclador i LO, perquè el soroll en aquests blocs es veurà greument afectat pel gran senyal LO.
Un senyal d'entrada petit requereix que el receptor tingui una gran funció d'amplificació, i normalment requereix un guany de 120 dB. Amb un guany tan elevat, qualsevol senyal acoblat de l'extrem de sortida a l'entrada pot causar problemes. La raó important per utilitzar l'arquitectura del receptor superheterodina és que pot distribuir el guany en diverses freqüències per reduir la possibilitat d'acoblament. Això també fa que la freqüència del primer LO sigui diferent de la freqüència del senyal d'entrada, la qual cosa pot evitar que els senyals d'interferència grans es "contaminan" amb senyals d'entrada petits.
Per diferents motius, en alguns sistemes de comunicació sense fil, la conversió directa o l'arquitectura homodina pot substituir l'arquitectura superheterodina. En aquesta arquitectura, el senyal d'entrada de RF es converteix directament a la freqüència fonamental en un sol pas. Per tant, la major part del guany es troba a la freqüència fonamental, i la freqüència del LO i el senyal d'entrada és la mateixa. En aquest cas, s'ha d'entendre la influència d'una petita quantitat d'acoblament i s'ha d'establir un model detallat del "camí del senyal perdut", com ara: acoblament a través del substrat, agulles del paquet i cables de connexió (Bondwire) entre els acoblament i l'acoblament a través de la línia elèctrica.

Interferència del canal adjacent en la simulació de circuits de radiofreqüència

La distorsió també té un paper important en el transmissor. La no linealitat generada pel transmissor al circuit de sortida pot estendre l'amplada de banda del senyal transmès en canals adjacents. Aquest fenomen s'anomena "recreixement espectral". Abans que el senyal arribi a l'amplificador de potència (PA) del transmissor, el seu ample de banda està limitat; però la "distorsió d'intermodulació" a la PA farà que l'ample de banda torni a augmentar. Si l'ample de banda augmenta massa, el transmissor no podrà satisfer els requisits d'alimentació dels seus canals adjacents. Quan es transmeten senyals modulats digitalment, de fet, SPICE no es pot utilitzar per predir el creixement posterior de l'espectre. Perquè s'ha de simular la transmissió d'uns 1.000 símbols (símbol) per obtenir un espectre representatiu, i s'han de combinar ones portadores d'alta freqüència, cosa que farà que l'anàlisi de transitori SPICE sigui poc pràctic.