Aquí, les quatre característiques bàsiques dels circuits de freqüència de ràdio s’interpretaran a partir de quatre aspectes: la interfície de freqüència de ràdio, el petit senyal desitjat, el senyal d’interferència gran i la interferència del canal adjacent i els factors importants que necessiten una atenció especial en el procés de disseny del PCB.

Interfície de freqüència de ràdio de la simulació de circuits de freqüència de ràdio

El transmissor i el receptor sense fils es divideixen conceptualment en dues parts: freqüència base i freqüència de ràdio. La freqüència fonamental inclou l’interval de freqüència del senyal d’entrada del transmissor i l’interval 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 medi de transmissió sota una taxa de transmissió de dades específica. Per tant, es requereixen molts coneixements d’enginyeria de processament de senyal a l’hora de dissenyar un circuit de freqüència fonamental en un PCB. El circuit de freqüència de ràdio del transmissor pot convertir i configurar el senyal de banda base processat en un canal designat i injectar aquest senyal al medi de transmissió. Per contra, el circuit de freqüència de ràdio del receptor pot obtenir el senyal del medi 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 alhora que consumeixen la menor potència possible. El segon és que no poden interferir amb el funcionament normal dels transceors en canals adjacents. Pel que fa al receptor, hi ha tres objectius principals de disseny de PCB: primer, han de restaurar amb precisió els petits senyals; En segon lloc, han de ser capaços d’eliminar els senyals d’interferència fora del canal desitjat; I per últim, com el transmissor, han de consumir la potència molt petita.

Senyal d’interferència gran de la simulació de circuits de freqüència de ràdio

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 potent transmissor proper es transmet en un canal contigu. El senyal d’interferència pot ser de 60 a 70 dB més gran que el senyal previst, i es pot cobrir en una 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 el receptor és conduït a una regió no lineal per la font d’interferència 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 del PCB del receptor. Com que el receptor és un circuit de banda estreta, la no linealitat es mesura mitjançant la mesura de la "distorsió d'intermodulació". Es tracta d’utilitzar dues ones sinusogràfiques o ones de cosinus amb freqüències similars i situades a la banda central per conduir el senyal d’entrada i, a continuació, mesurar el producte de la seva intermodulació. En general, SPICE és un programari de simulació que consumeix temps i que té costos, perquè ha de realitzar molts càlculs de bucles per obtenir la resolució de freqüència necessària per comprendre la distorsió.

Senyal petit esperat en la simulació del circuit de RF

El receptor ha de ser molt sensible per detectar petits senyals d’entrada. En general, la potència d’entrada del receptor pot ser tan petita 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 del PCB del receptor. A més, és indispensable la capacitat de predir el soroll amb les eines de simulació. La figura 1 és un receptor típic de superheterodyne. El senyal rebut es filtra primer i, a continuació, el senyal d’entrada s’amplifica per un amplificador de soroll baix (LNA). A continuació, utilitzeu el primer oscil·lador local (LO) per barrejar amb aquest senyal per convertir aquest senyal en una freqüència intermèdia (IF). El rendiment de soroll del circuit frontal depèn principalment del LNA, la batedora i la LO. Tot i que l’anàlisi tradicional de soroll d’espècies pot trobar el soroll de l’LNA, no serveix per a la batedora i LO, perquè el soroll d’aquests blocs es veurà greument afectat pel gran senyal LO.
Un petit senyal d’entrada 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 des del final de la sortida fins a l’extrem d’entrada pot causar problemes. El motiu important per utilitzar l’arquitectura del receptor de superheterodyne és que pot distribuir el guany en diverses freqüències per reduir la possibilitat d’acoblament. Això també fa que la freqüència del primer LO difereixi de la freqüència del senyal d’entrada, cosa que pot evitar que els senyals d’interferència grans estiguin “contaminats” a petits senyals d’entrada.
Per diferents motius, en alguns sistemes de comunicació sense fils, la conversió directa o l’arquitectura homòdica poden substituir l’arquitectura superheterodia. En aquesta arquitectura, el senyal d’entrada de RF es converteix directament en la freqüència fonamental en un sol pas. Per tant, la major part del guany es troba en la freqüència fonamental i la freqüència del LO i del 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 de la “ruta del senyal perduda”, com ara: acoblament a través del substrat, pins de paquets i cables d’enllaç (Bondwire) entre l’acoblament i l’acoblament a través de la línia d’alimentació.

Interferència del canal contigua en la simulació de circuits de freqüència de ràdio

La distorsió també té un paper important en el transmissor. La no linealitat generada pel transmissor al circuit de sortida pot difondre l'amplada de banda del senyal transmès en canals adjacents. Aquest fenomen s’anomena “regrupament espectral”. Abans que el senyal arribi a l'amplificador de potència del transmissor (PA), la seva amplada de banda és limitada; Però la "distorsió d'intermodulació" a la PA farà que l'amplada de banda torni a augmentar. Si l’ample de banda s’incrementa massa, el transmissor no podrà complir els requisits de potència dels seus canals adjacents. Quan es transmeten senyals modulats digitalment, de fet, les espècies no es poden utilitzar per predir el creixement addicional de l’espectre. Com que la transmissió d’uns 1.000 símbols (símbol) s’ha de simular per obtenir un espectre representatiu, i s’han de combinar ones de portador d’alta freqüència, cosa que farà que l’anàlisi transitòria de les espècies sigui poc pràctica.