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

Interface radiofréquence de simulation de circuit radiofréquence

L'émetteur et le récepteur sans fil sont conceptuellement divisés en deux parties : la fréquence de base et la fréquence radio. La fréquence fondamentale comprend la plage de fréquences du signal d'entrée de l'émetteur et la plage de fréquences du signal de sortie du récepteur. La bande passante de la fréquence fondamentale détermine le débit fondamental auquel 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 support de transmission sous un débit de transmission de données spécifique. Par conséquent, de nombreuses connaissances en ingénierie du traitement du signal sont nécessaires lors de la conception d’un circuit de fréquence fondamentale sur un PCB. Le circuit radiofréquence de l'émetteur peut convertir et convertir le signal en bande de base traité en un canal désigné, et injecter ce signal dans le support de transmission. Au contraire, le circuit radiofréquence du récepteur peut obtenir le signal du support de transmission, convertir et réduire la fréquence en fréquence de base.
L'émetteur a deux objectifs principaux en matière de conception de PCB : Le premier est qu'ils doivent transmettre une puissance spécifique tout en consommant le moins d'énergie possible. La seconde est qu’ils ne peuvent pas interférer avec le fonctionnement normal des émetteurs-récepteurs des canaux adjacents. En ce qui concerne le récepteur, il y a trois principaux objectifs de conception des PCB : premièrement, ils doivent restituer avec précision les petits signaux ; deuxièmement, ils doivent être capables de supprimer les signaux interférents en dehors du canal souhaité ; et enfin, comme l'émetteur, ils doivent consommer une énergie très faible.

Gros signal d'interférence de simulation de circuit radiofréquence

Le récepteur doit être très sensible aux petits signaux, même en présence de signaux parasites importants (obstructions). Cette situation se produit lorsque vous essayez de recevoir un signal de transmission faible ou longue distance et qu'un émetteur puissant à proximité diffuse sur un canal adjacent. Le signal brouilleur peut être de 60 à 70 dB supérieur au signal attendu, et il peut être largement couvert 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'étage d'entrée, les deux problèmes ci-dessus se produiront. Pour éviter ces problèmes, l’avant du récepteur doit être très linéaire.
Par conséquent, la « linéarité » est également une considération importante dans la conception du PCB du récepteur. Le récepteur étant un circuit à bande étroite, la non-linéarité est mesurée en mesurant la « distorsion d'intermodulation ». Cela implique d'utiliser deux ondes sinusoïdales ou cosinusoïdales de fréquences similaires et situées dans la bande centrale pour piloter le signal d'entrée, puis de mesurer le produit de son intermodulation. D'une manière générale, SPICE est un logiciel de simulation long et coûteux, 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 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) à mélanger avec ce signal pour convertir ce signal en une fréquence intermédiaire (IF). Les performances sonores du circuit frontal dépendent principalement du LNA, du mélangeur et du LO. Bien que l'analyse de bruit SPICE traditionnelle puisse trouver le bruit du LNA, elle est inutile pour le mélangeur et LO, car le bruit dans ces blocs sera sérieusement affecté par le grand signal LO.
Un petit signal d'entrée nécessite que le récepteur ait une grande fonction d'amplification et nécessite généralement un gain de 120 dB. Avec un gain aussi élevé, tout signal couplé de l’extrémité de sortie à l’extrémité d’entrée peut poser des problèmes. La raison importante de l’utilisation de l’architecture du récepteur superhétérodyne est qu’elle peut distribuer le gain sur plusieurs fréquences afin de réduire les risques de couplage. Cela rend également la fréquence du premier LO différente de la fréquence du signal d'entrée, ce qui peut empêcher les gros signaux d'interférence d'être « contaminés » par les 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 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 se situe dans la fréquence fondamentale, et la fréquence du LO et du signal d'entrée est la même. Dans ce cas, l'influence d'un petit degré de couplage doit être comprise et un modèle détaillé du « chemin du signal parasite » doit être établi, tel que : le couplage à travers le substrat, les broches du boîtier et les fils de liaison (Bondwire) entre le couplage, et le couplage à travers la ligne électrique.

Interférence de canal adjacent dans la simulation de circuits radiofréquences

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