در اینجا ، چهار ویژگی اساسی مدارهای فرکانس رادیویی از چهار جنبه تفسیر می شود: رابط فرکانس رادیویی ، سیگنال مورد نظر کوچک ، سیگنال تداخل بزرگ و تداخل کانال مجاور و عوامل مهمی که در فرآیند طراحی PCB نیاز به توجه ویژه دارند.

رابط فرکانس رادیویی شبیه سازی مدار فرکانس رادیویی

فرستنده و گیرنده بی سیم از نظر مفهومی به دو بخش تقسیم می شوند: فرکانس پایه و فرکانس رادیویی. فرکانس اساسی شامل دامنه فرکانس سیگنال ورودی فرستنده و دامنه فرکانس سیگنال خروجی گیرنده است. پهنای باند فرکانس اساسی نرخ اساسی را تعیین می کند که داده ها می توانند در سیستم جریان پیدا کنند. فرکانس پایه برای بهبود قابلیت اطمینان جریان داده و کاهش بار تحمیل شده توسط فرستنده در محیط انتقال تحت یک نرخ انتقال داده خاص استفاده می شود. بنابراین ، هنگام طراحی یک مدار فرکانس اساسی بر روی PCB ، دانش مهندسی پردازش سیگنال زیادی لازم است. مدار فرکانس رادیویی فرستنده می تواند سیگنال باند پایه پردازش شده را به یک کانال تعیین شده تبدیل و تبدیل کند و این سیگنال را به محیط انتقال تزریق کند. در مقابل ، مدار فرکانس رادیویی گیرنده می تواند سیگنال را از محیط انتقال بدست آورد و فرکانس را به فرکانس پایه تبدیل و کاهش دهد.
فرستنده دارای دو هدف اصلی طراحی PCB است: اولین مورد این است که آنها باید ضمن مصرف کمترین قدرت ممکن ، یک قدرت خاص را منتقل کنند. دوم این است که آنها نمی توانند در عملکرد عادی فرستنده های فرستنده در کانال های مجاور دخالت کنند. در مورد گیرنده ، سه هدف اصلی طراحی PCB وجود دارد: اول ، آنها باید سیگنال های کوچک را به طور دقیق بازیابی کنند. دوم ، آنها باید بتوانند سیگنال های دخالت را در خارج از کانال مورد نظر حذف کنند. و آخر ، مانند فرستنده ، آنها باید قدرت بسیار کم مصرف کنند.

سیگنال تداخل بزرگ شبیه سازی مدار فرکانس رادیویی

گیرنده باید نسبت به سیگنال های کوچک بسیار حساس باشد ، حتی اگر سیگنال های تداخل بزرگی (انسداد) وجود داشته باشد. این وضعیت هنگام تلاش برای دریافت یک سیگنال انتقال ضعف یا طولانی از راه دور اتفاق می افتد و یک فرستنده قدرتمند در این نزدیکی در یک کانال مجاور پخش می شود. سیگنال تداخل ممکن است 60 تا 70 دسی بل بزرگتر از سیگنال مورد انتظار باشد و می تواند در مرحله ورودی گیرنده در مقدار زیادی پوشانده شود ، یا گیرنده می تواند در مرحله ورودی نویز بیش از حد ایجاد کند تا از دریافت سیگنال های طبیعی جلوگیری کند. اگر گیرنده توسط منبع تداخل در مرحله ورودی به یک منطقه غیر خطی رانده شود ، دو مشکل فوق رخ خواهد داد. برای جلوگیری از این مشکلات ، قسمت جلوی گیرنده باید بسیار خطی باشد.
بنابراین ، "خطی بودن" نیز در طراحی PCB گیرنده مورد توجه مهمی است. از آنجا که گیرنده یک مدار باریک است ، غیرخطی با اندازه گیری "اعوجاج Intermodulation" اندازه گیری می شود. این شامل استفاده از دو موج سینوسی یا امواج كوزین با فرکانس های مشابه است و در باند وسط قرار دارد تا سیگنال ورودی را هدایت كند ، و سپس اندازه گیری محصول بین المللی آن باشد. به طور کلی ، Spice یک نرم افزار شبیه سازی وقت گیر و مقرون به صرفه است ، زیرا برای درک وضوح فرکانس مورد نیاز برای درک اعوجاج باید محاسبات زیادی را انجام دهد.

سیگنال مورد انتظار کوچک در شبیه سازی مدار RF

گیرنده برای تشخیص سیگنال های ورودی کوچک باید بسیار حساس باشد. به طور کلی ، قدرت ورودی گیرنده می تواند به اندازه 1 میکرو ولت باشد. حساسیت گیرنده با سر و صدای ایجاد شده توسط مدار ورودی آن محدود است. بنابراین ، نویز در طراحی PCB گیرنده یک نکته مهم است. علاوه بر این ، توانایی پیش بینی نویز با ابزارهای شبیه سازی ضروری است. شکل 1 یک گیرنده معمولی SuperHeterodyne است. سیگنال دریافت شده ابتدا فیلتر می شود و سپس سیگنال ورودی توسط یک تقویت کننده نویز کم (LNA) تقویت می شود. سپس از اولین نوسان ساز محلی (LO) استفاده کنید تا با این سیگنال مخلوط شوید تا این سیگنال را به فرکانس میانی (IF) تبدیل کنید. عملکرد سر و صدای مدار جلوی عمدتا به LNA ، میکسر و LO بستگی دارد. اگرچه تجزیه و تحلیل سر و صدای ادویه سنتی می تواند سر و صدای LNA را پیدا کند ، اما برای میکسر و LO بی فایده است ، زیرا سر و صدای این بلوک ها به طور جدی تحت تأثیر سیگنال LO بزرگ قرار می گیرند.
یک سیگنال ورودی کوچک به گیرنده نیاز دارد تا عملکرد تقویت کننده خوبی داشته باشد و معمولاً به افزایش 120 دسی بل نیاز دارد. با چنین سود زیاد ، هر سیگنال همراه از انتهای خروجی به انتهای ورودی ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی شود. دلیل مهم استفاده از معماری گیرنده SuperHeterodyne این است که می تواند سود را در چندین فرکانس توزیع کند تا احتمال جفت شدن کاهش یابد. این همچنین باعث می شود فرکانس اولین LO با فرکانس سیگنال ورودی متفاوت باشد ، که می تواند از سیگنال های تداخل بزرگ "آلوده" به سیگنال های ورودی کوچک جلوگیری کند.
به دلایل مختلف ، در برخی از سیستم های ارتباطی بی سیم ، تبدیل مستقیم یا معماری همودین می تواند جایگزین معماری SuperHeterodyne شود. در این معماری ، سیگنال ورودی RF به طور مستقیم در یک مرحله واحد به فرکانس اساسی تبدیل می شود. بنابراین ، بیشتر سود در فرکانس اساسی است و فرکانس LO و سیگنال ورودی یکسان است. در این حالت ، باید تأثیر مقدار کمی از اتصال را درک کرد ، و باید یک مدل مفصل از "مسیر سیگنال ولگرد" ایجاد شود ، مانند: جفت شدن از طریق بستر ، پین های بسته بندی و سیم های پیوند دهنده (باند) بین اتصال و اتصال از طریق خط برق.

تداخل کانال مجاور در شبیه سازی مدار فرکانس رادیویی

اعوجاج همچنین نقش مهمی در فرستنده دارد. غیر خطی تولید شده توسط فرستنده در مدار خروجی ممکن است پهنای باند سیگنال منتقل شده را در کانال های مجاور پخش کند. این پدیده "رشد مجدد طیفی" نامیده می شود. قبل از رسیدن سیگنال به تقویت کننده قدرت فرستنده (PA) ، پهنای باند آن محدود است. اما "اعوجاج Intermodulation" در PA باعث می شود پهنای باند دوباره افزایش یابد. اگر پهنای باند بیش از حد افزایش یابد ، فرستنده قادر به برآورده کردن نیازهای قدرت کانال های مجاور خود نخواهد بود. در هنگام انتقال سیگنال های دیجیتالی مدوله شده ، در واقع ، از ادویه نمی توان برای پیش بینی رشد بیشتر طیف استفاده کرد. از آنجا که انتقال حدود 1000 نماد (نماد) برای به دست آوردن یک طیف نماینده باید شبیه سازی شود و امواج حامل با فرکانس بالا باید با هم ترکیب شوند ، که باعث می شود تجزیه و تحلیل گذرا ادویه غیر عملی باشد.