Aquí, las cuatro características básicas de los circuitos de radiofrecuencia se interpretarán a partir de cuatro aspectos: interfaz de radiofrecuencia, pequeña señal deseada, gran señal de interferencia e interferencia de canal adyacente, y los factores importantes que necesitan especial atención en el proceso de diseño de PCB.

Interfaz de radiofrecuencia de la simulación de circuitos de radiofrecuencia

El transmisor y el receptor inalámbrico se dividen conceptualmente en dos partes: frecuencia base y radiofrecuencia. La frecuencia fundamental incluye el rango de frecuencia de la señal de entrada del transmisor y el rango de frecuencia de la señal de salida del receptor. El ancho de banda de la frecuencia fundamental determina la tasa fundamental a la que los datos pueden fluir en el sistema. La frecuencia base se utiliza para mejorar la confiabilidad de la corriente de datos y reducir la carga impuesta por el transmisor en el medio de transmisión bajo una velocidad de transmisión de datos específica. Por lo tanto, se requiere muchos conocimientos de ingeniería de procesamiento de señales al diseñar un circuito de frecuencia fundamental en una PCB. El circuito de radiofrecuencia del transmisor puede convertir y convertir la señal de banda base procesada a un canal designado e inyectar esta señal en el medio de transmisión. Por el contrario, el circuito de radiofrecuencia del receptor puede obtener la señal del medio de transmisión y convertir y reducir la frecuencia a la frecuencia base.
El transmisor tiene dos objetivos principales de diseño de PCB: el primero es que deben transmitir una potencia específica mientras consumen la menor potencia posible. El segundo es que no pueden interferir con el funcionamiento normal de los transceptores en los canales adyacentes. En lo que respecta al receptor, hay tres objetivos principales de diseño de PCB: primero, deben restaurar con precisión pequeñas señales; En segundo lugar, deben poder eliminar las señales interferentes fuera del canal deseado; Y por último, como el transmisor, deben consumir energía muy pequeña.

Gran señal de interferencia de la simulación del circuito de radiofrecuencia

El receptor debe ser muy sensible a las señales pequeñas, incluso cuando hay grandes señales de interferencia (obstrucciones). Esta situación ocurre cuando se trata de recibir una señal de transmisión débil o de larga distancia, y un poderoso transmisor cercano está transmitiendo en un canal adyacente. La señal interferente puede ser de 60 a 70 dB más grande que la señal esperada, y puede cubrirse en una gran cantidad durante la fase de entrada del receptor, o el receptor puede generar ruido excesivo durante la fase de entrada para bloquear la recepción de señales normales. Si el receptor es conducido a una región no lineal por la fuente de interferencia durante la etapa de entrada, los dos problemas anteriores ocurrirán. Para evitar estos problemas, el extremo frontal del receptor debe ser muy lineal.
Por lo tanto, la "linealidad" también es una consideración importante en el diseño de PCB del receptor. Dado que el receptor es un circuito de banda estrecha, la no linealidad se mide midiendo la "distorsión de la intermodulación". Esto implica el uso de dos ondas sinusoidales o ondas de coseno con frecuencias similares y ubicado en la banda central para conducir la señal de entrada, y luego medir el producto de su intermodulación. En términos generales, SPICE es un software de simulación que requiere mucho tiempo y en costo, ya que tiene que realizar muchos cálculos de bucle para obtener la resolución de frecuencia requerida para comprender la distorsión.

Pequeña señal esperada en la simulación del circuito de RF

El receptor debe ser muy sensible para detectar pequeñas señales de entrada. En términos generales, la potencia de entrada del receptor puede ser tan pequeña como 1 μV. La sensibilidad del receptor está limitada por el ruido generado por su circuito de entrada. Por lo tanto, el ruido es una consideración importante en el diseño de PCB del receptor. Además, la capacidad de predecir el ruido con herramientas de simulación es indispensable. La Figura 1 es un receptor típico de superheterodino. La señal recibida se filtra primero y luego la señal de entrada se amplifica por un amplificador de bajo ruido (LNA). Luego use el primer oscilador local (LO) para mezclar con esta señal para convertir esta señal en una frecuencia intermedia (IF). El rendimiento del ruido del circuito frontal depende principalmente del LNA, el mezclador y la LO. Aunque el análisis tradicional de ruido de especias puede encontrar el ruido del LNA, es inútil para el mezclador y la LO, porque el ruido en estos bloques se verá seriamente afectado por la gran señal LO.
Una pequeña señal de entrada requiere que el receptor tenga una gran función de amplificación, y generalmente requiere una ganancia de 120 dB. Con una ganancia tan alta, cualquier señal acoplada desde el extremo de salida hasta el extremo de entrada puede causar problemas. La razón importante para usar la arquitectura del receptor superheterodino es que puede distribuir la ganancia en varias frecuencias para reducir la posibilidad de acoplamiento. Esto también hace que la frecuencia de la primera LO difiera de la frecuencia de la señal de entrada, lo que puede evitar que las señales de interferencia grandes se "contaminen" a pequeñas señales de entrada.
Por diferentes razones, en algunos sistemas de comunicación inalámbrica, la conversión directa o la arquitectura homodina pueden reemplazar la arquitectura superheterodina. En esta arquitectura, la señal de entrada de RF se convierte directamente en la frecuencia fundamental en un solo paso. Por lo tanto, la mayor parte de la ganancia está en la frecuencia fundamental, y la frecuencia del LO y la señal de entrada es la misma. En este caso, se debe entender la influencia de una pequeña cantidad de acoplamiento, y se debe establecer un modelo detallado de la "ruta de señal extraviada", como: acoplamiento a través del sustrato, pines de paquete y cables de unión (alambre de enlace) entre el acoplamiento y el acoplamiento a través de la línea de alimentación.

Interferencia del canal adyacente en la simulación del circuito de radiofrecuencia

La distorsión también juega un papel importante en el transmisor. La no linealidad generada por el transmisor en el circuito de salida puede extender el ancho de banda de la señal transmitida en canales adyacentes. Este fenómeno se llama "Renogio espectral". Antes de que la señal llegue al amplificador de potencia del transmisor (PA), su ancho de banda es limitado; Pero la "distorsión de la intermodulación" en el PA hará que el ancho de banda aumente nuevamente. Si el ancho de banda aumenta demasiado, el transmisor no podrá cumplir con los requisitos de energía de sus canales adyacentes. Al transmitir señales moduladas digitalmente, de hecho, SPICE no puede usarse para predecir el mayor crecimiento del espectro. Debido a que la transmisión de aproximadamente 1,000 símbolos (símbolo) debe simularse para obtener un espectro representativo, y se deben combinar las ondas portador de alta frecuencia, lo que hará que el análisis transitorio de especias sea poco práctico.