Zde budou čtyři základní charakteristiky rozhlasových frekvenčních obvodů interpretovány ze čtyř aspektů: rozhraní rádiové frekvence, malý požadovaný signál, velký interferenční signál a sousední rušení kanálu a důležité faktory, které vyžadují zvláštní pozornost v procesu návrhu PCB.

Rozhraní rádiové frekvence simulace rozhlasového frekvenčního obvodu

Bezdrátový vysílač a přijímač jsou koncepčně rozděleny do dvou částí: základní frekvence a rádiová frekvence. Základní frekvence zahrnuje frekvenční rozsah vstupního signálu vysílače a frekvenční rozsah výstupního signálu přijímače. Šířka pásma základní frekvence určuje základní rychlost, při které mohou data proudit v systému. Základní frekvence se používá ke zlepšení spolehlivosti datového proudu a snížení zátěže uloženého vysílačem na přenosové médium při specifické rychlosti přenosu dat. Při navrhování základního frekvenčního obvodu na PCB je proto nutné mnoho znalostí o inženýrství zpracování signálu. Rádiový frekvenční obvod vysílače může převést a zvětšit signál zpracovaného základního pásma na určený kanál a tento signál vložit do přenosového média. Naopak, rádiový frekvenční obvod přijímače může získat signál z přenosového média a převést a snížit frekvenci na základní frekvenci.
Vysílač má dva hlavní cíle návrhu PCB: první je, že musí přenášet konkrétní výkon a zároveň spotřebovat co nejmenší možnou energii. Druhým je, že nemohou zasahovat do normálního provozu transceiverů v sousedních kanálech. Pokud jde o přijímač, existují tři hlavní cíle návrhu PCB: zaprvé musí přesně obnovit malé signály; Za druhé, musí být schopni odstranit interferující signály mimo požadovaný kanál; A konečně, stejně jako vysílač, musí konzumovat sílu velmi malou.

Velký interferenční signál simulace obvodu rádiového frekvence

Přijímač musí být velmi citlivý na malé signály, i když existují velké interferenční signály (překážky). K této situaci dochází při pokusu o přijetí slabého nebo dlouhého přenosového signálu a v okolí vysílá výkonný vysílač v sousedním kanálu. Interferující signál může být o 60 až 70 dB větší než očekávaný signál a může být pokryt ve velkém množství během vstupní fáze přijímače, nebo přijímač může generovat nadměrný šum během vstupní fáze, aby blokoval příjem normálních signálů. Pokud je přijímač zasunut do nelineární oblasti zdrojem rušení během vstupní fáze, dojde k výše uvedeným dva problémy. Aby se těmto problémům zabránilo, musí být přední konec přijímače velmi lineární.
Proto je „linearita“ také důležitým hlediskem při návrhu přijímače PCB. Protože přijímač je úzký pásmový obvod, nelinearita se měří měřením „intermodulačního zkreslení“. To zahrnuje použití dvou sinusových vln nebo kosinových vln s podobnými frekvencemi a umístěné ve středovém pásmu pro řízení vstupního signálu a poté měření produktu jeho intermodulace. Obecně lze říci, že Spice je časově náročný a nákladově náročný simulační software, protože musí provést mnoho výpočtů smyček, aby bylo možné získat požadované frekvenční rozlišení, aby bylo možné porozumět zkreslení.

Malý očekávaný signál v simulaci RF obvodu

Přijímač musí být velmi citlivý na detekci malých vstupních signálů. Obecně lze říci, že vstupní síla přijímače může být malá jako 1 μV. Citlivost přijímače je omezena šumem generovaným jeho vstupním obvodem. Šum je proto důležitým hlediskem při návrhu PCB přijímače. Kromě toho je schopnost předpovídat šum pomocí simulačních nástrojů nezbytná. Obrázek 1 je typický superheterodynový přijímač. Přijatý signál je nejprve filtrován a poté je vstupní signál zesílen pomocí zesilovače s nízkým šumem (LNA). Poté pomocí prvního místního oscilátoru (LO) smíchejte s tímto signálem k přeměně tohoto signálu na střední frekvenci (IF). Hlukový výkon front-end obvodu závisí hlavně na LNA, mixéru a LO. Ačkoli tradiční analýza šumu koření může najít hluk LNA, je to zbytečné pro mixér a LO, protože hluk v těchto blocích bude vážně ovlivněn velkým LO signálem.
Malý vstupní signál vyžaduje, aby přijímač měl skvělou funkci zesílení a obvykle vyžaduje zisk 120 dB. S takovým vysokým ziskem může jakýkoli signál spojený z výstupního konce zpět na vstupní konec způsobit problémy. Důležitým důvodem pro použití architektury přijímače Superheterodyne je to, že může distribuovat zisk v několika frekvencích, aby se snížila šance na spojování. To také způsobuje, že frekvence prvního LO se liší od frekvence vstupního signálu, což může zabránit „kontaminovaným“ velkým interferenčním signálům na malé vstupní signály.
Z různých důvodů může v některých bezdrátových komunikačních systémech přímá konverze nebo homodynská architektura nahradit superheterodynskou architekturu. V této architektuře je vstupní signál RF přímo převeden na základní frekvenci v jednom kroku. Většina zisku je proto v základní frekvenci a frekvence LO a vstupní signál je stejné. V tomto případě je třeba pochopit vliv malého množství spojky a musí být stanoven podrobný model „zbloudivé signální dráhy“, jako například: propojení substrátem, kolíky balíků a vazby (Bondwire) mezi vazbou a spojkou přes elektrickou linii.

Interference sousedního kanálu v simulaci obvodu rádiového frekvenčního obvodu

Zkreslení také hraje důležitou roli v vysílači. Nelinearita generovaná vysílačem ve výstupním obvodu může šířit šířku pásma přenášeného signálu v sousedních kanálech. Tento jev se nazývá „spektrální růst“. Než signál dosáhne výkonové zesilovače vysílače (PA), je jeho šířka pásma omezená; „Intermodulační zkreslení“ v PA však způsobí, že se šířka pásma opět zvýší. Pokud je šířka pásma příliš zvýšena, vysílač nebude schopen splňovat požadavky na energii svých sousedních kanálů. Při přenosu digitálně modulovaných signálů nelze ve skutečnosti koření použít k predikci dalšího růstu spektra. Protože přenos asi 1 000 symbolů (symbol) musí být simulován, aby se získal reprezentativní spektrum, a musí být kombinovány vysokofrekvenční nosné vlny, což bude nepraktickou přechodnou analýzou koření.