Ici, les quatre caractéristiques de base des circuits radiofréquences seront interprétées à partir de quatre aspects: interface radiofréquence, petit signal souhaité, grand signal d'interférence et interférence du canal adjacent, et les facteurs importants qui nécessitent une attention particulière dans le processus de conception du PCB sont donnés.

Interface radiofréquence de la simulation du circuit radiofréquence

L'émetteur et le récepteur sans fil sont conceptuellement divisés en deux parties: Fréquence de base et radiofréquence. La fréquence fondamentale comprend la plage de fréquences du signal d'entrée de l'émetteur et la plage de fréquence du signal de sortie du récepteur. La bande passante de la fréquence fondamentale détermine le taux fondamental à laquelle les données peuvent circuler dans le système. La fréquence de base est utilisée pour améliorer la fiabilité du flux de données et réduire la charge imposée par l'émetteur sur le milieu de transmission sous un taux de transmission de données spécifique. Par conséquent, beaucoup de connaissances en ingénierie du traitement du signal sont nécessaires lors de la conception d'un circuit de fréquence fondamental sur un PCB. Le circuit radiofréquence de l'émetteur peut convertir et convertir le signal de bande de base traité en un canal désigné et injecter ce signal dans le milieu de transmission. Au contraire, le circuit radiofréquence du récepteur peut obtenir le signal à partir du milieu de transmission, et convertir et réduire la fréquence à la fréquence de base.
L'émetteur a deux objectifs de conception PCB principaux: le premier est qu'ils doivent transmettre une puissance spécifique tout en consommant le moins de puissance possible. La seconde est qu'ils ne peuvent pas interférer avec le fonctionnement normal des émetteurs-récepteurs dans les canaux adjacents. En ce qui concerne le récepteur, il y a trois principaux objectifs de conception de PCB: premièrement, ils doivent restaurer avec précision les petits signaux; Deuxièmement, ils doivent être capables de supprimer les signaux interférents à l'extérieur du canal souhaité; Et enfin, comme l'émetteur, ils doivent consommer de la puissance très petite.

Gros signal d'interférence de la simulation du circuit radiofréquence

Le récepteur doit être très sensible aux petits signaux, même lorsqu'il y a de grands signaux d'interférence (obstructions). Cette situation se produit lorsque vous essayez de recevoir un signal de transmission faible ou longue distance, et un puissant émetteur à proximité est diffusé dans un canal adjacent. Le signal interférant peut être de 60 à 70 dB plus grand que le signal attendu, et il peut être recouvert d'une grande quantité pendant la phase d'entrée du récepteur, ou le récepteur peut générer un bruit excessif pendant la phase d'entrée pour bloquer la réception des signaux normaux. Si le récepteur est entraîné dans une région non linéaire par la source d'interférence pendant l'étape d'entrée, les deux problèmes ci-dessus se produiront. Pour éviter ces problèmes, l'extrémité avant du récepteur doit être très linéaire.
Par conséquent, la «linéarité» est également une considération importante dans la conception des PCB du récepteur. Étant donné que le récepteur est un circuit à bande étroite, la non-linéarité est mesurée en mesurant la «distorsion d'intermodulation». Cela implique d'utiliser deux ondes sinusoïdales ou des ondes de cosinus avec des fréquences similaires et situées dans la bande centrale pour conduire le signal d'entrée, puis mesurer le produit de son intermodulation. D'une manière générale, les épices sont un logiciel de simulation qui prend du temps et à forte intensité de coût, car il doit effectuer de nombreux calculs de boucle pour obtenir la résolution de fréquence requise pour comprendre la distorsion.

Petit signal attendu dans la simulation de circuit RF

Le récepteur doit être très sensible pour détecter les petits signaux d'entrée. D'une manière générale, la puissance d'entrée du récepteur peut être aussi petite que 1 μV. La sensibilité du récepteur est limitée par le bruit généré par son circuit d'entrée. Par conséquent, le bruit est une considération importante dans la conception du PCB du récepteur. De plus, la capacité de prédire le bruit avec des outils de simulation est indispensable. La figure 1 est un récepteur de superhétérodyne typique. Le signal reçu est d'abord filtré, puis le signal d'entrée est amplifié par un amplificateur à faible bruit (LNA). Utilisez ensuite le premier oscillateur local (LO) pour mélanger avec ce signal pour convertir ce signal en fréquence intermédiaire (IF). Les performances de bruit du circuit frontal dépendent principalement du LNA, du mélangeur et de la LO. Bien que l'analyse traditionnelle du bruit d'épices puisse trouver le bruit de la LNA, il est inutile pour le mélangeur et LO, car le bruit de ces blocs sera sérieusement affecté par le grand signal LO.
Un petit signal d'entrée nécessite que le récepteur ait une excellente fonction d'amplification et nécessite généralement un gain de 120 dB. Avec un gain aussi élevé, tout signal couplé de l'extrémité de sortie vers l'extrémité d'entrée peut entraîner des problèmes. La raison importante de l'utilisation de l'architecture du récepteur superhétérodyne est qu'il peut distribuer le gain en plusieurs fréquences pour réduire les risques de couplage. Cela fait également que la fréquence du premier LO diffère de la fréquence du signal d'entrée, ce qui peut empêcher les signaux d'interférence importants d'être «contaminés» aux petits signaux d'entrée.
Pour différentes raisons, dans certains systèmes de communication sans fil, la conversion directe ou l'architecture homodyne peut remplacer l'architecture de superhétérodyne. Dans cette architecture, le signal d'entrée RF est directement converti en fréquence fondamentale en une seule étape. Par conséquent, la majeure partie du gain est dans la fréquence fondamentale, et la fréquence du LO et du signal d'entrée est la même. Dans ce cas, l'influence d'une petite quantité de couplage doit être comprise, et un modèle détaillé du «chemin de signal parasite» doit être établi, tel que: le couplage à travers le substrat, les épingles d'emballage et les fils de liaison (Bondwire) entre le couplage et le couplage à travers la ligne électrique.

Interférence du canal adjacent dans la simulation du circuit radiofréquence

La distorsion joue également un rôle important dans l'émetteur. La non-linéarité générée par l'émetteur dans le circuit de sortie peut étaler la bande passante du signal transmis dans les canaux adjacents. Ce phénomène est appelé «repousse spectrale». Avant que le signal n'atteigne l'amplificateur de puissance de l'émetteur (PA), sa bande passante est limitée; Mais la «distorsion d'intermodulation» dans l'AP entraînera une augmentation de la bande passante. Si la bande passante est trop augmentée, l'émetteur ne pourra pas répondre aux besoins en puissance de ses canaux adjacents. Lors de la transmission de signaux modulés numériquement, en fait, les épices ne peuvent pas être utilisées pour prédire la croissance plus approfondie du spectre. Étant donné que la transmission d'environ 1 000 symboles (symbole) doit être simulée pour obtenir un spectre représentatif, et les ondes porteuses à haute fréquence doivent être combinées, ce qui rendra l'analyse transitoire des épices peu pratique.