Aquí, as catro características básicas dos circuítos de radiofrecuencia interpretaranse desde catro aspectos: interface de radiofrecuencia, pequeno sinal desexado, gran sinal de interferencia e interferencia de canles adxacentes, así como os factores importantes que precisan unha atención especial no proceso de deseño de PCB.

Interface de radiofrecuencia de simulación de circuítos de radiofrecuencia

O transmisor e o receptor sen fíos divídense conceptualmente en dúas partes: frecuencia base e frecuencia de radio. A frecuencia fundamental inclúe o rango de frecuencia do sinal de entrada do transmisor e o rango de frecuencia do sinal de saída do receptor. O ancho de banda da frecuencia fundamental determina a velocidade fundamental á que poden fluír os datos no sistema. A frecuencia base úsase para mellorar a fiabilidade do fluxo de datos e reducir a carga imposta polo transmisor ao medio de transmisión baixo unha taxa de transmisión de datos específica. Polo tanto, son necesarios moitos coñecementos de enxeñaría de procesamento de sinal ao deseñar un circuíto de frecuencia fundamental nun PCB. O circuíto de radiofrecuencia do transmisor pode converter e converter o sinal de banda base procesado nunha canle designada e inxectar este sinal no medio de transmisión. Pola contra, o circuíto de radiofrecuencia do receptor pode obter o sinal do medio de transmisión e converter e reducir a frecuencia á frecuencia base.
O transmisor ten dous obxectivos principais de deseño de PCB: O primeiro é que deben transmitir unha potencia específica mentres consomen a menor potencia posible. O segundo é que non poden interferir co funcionamento normal dos transceptores nas canles adxacentes. No que se refire ao receptor, hai tres obxectivos principais de deseño de PCB: primeiro, deben restaurar con precisión os pequenos sinais; en segundo lugar, deben ser capaces de eliminar os sinais interferentes fóra da canle desexada; e por último, como o transmisor, deben consumir enerxía Moi pequena.

Gran sinal de interferencia de simulación de circuítos de radiofrecuencia

O receptor debe ser moi sensible aos pequenos sinais, aínda que existan grandes sinais de interferencia (obstrucións). Esta situación prodúcese cando se tenta recibir un sinal de transmisión débil ou de longa distancia e un transmisor potente próximo está a emitir nunha canle adxacente. O sinal interferente pode ser de 60 a 70 dB maior que o sinal esperado, e pode cubrirse en gran cantidade durante a fase de entrada do receptor, ou o receptor pode xerar ruído excesivo durante a fase de entrada para bloquear a recepción de sinais normais. . Se o receptor é conducido a unha rexión non lineal pola fonte de interferencia durante a etapa de entrada, ocorrerán os dous problemas anteriores. Para evitar estes problemas, a parte frontal do receptor debe ser moi lineal.
Polo tanto, a "linealidade" tamén é unha consideración importante no deseño de PCB do receptor. Dado que o receptor é un circuíto de banda estreita, a non linealidade mídese medindo a "distorsión de intermodulación". Isto implica usar dúas ondas senoidal ou coseno con frecuencias similares e situadas na banda central para impulsar o sinal de entrada, e despois medir o produto da súa intermodulación. En xeral, SPICE é un software de simulación que leva moito tempo e custoso, porque ten que realizar moitos cálculos de bucle para obter a resolución de frecuencia necesaria para comprender a distorsión.

Pequeno sinal esperado na simulación do circuíto de RF

O receptor debe ser moi sensible para detectar pequenos sinais de entrada. En xeral, a potencia de entrada do receptor pode ser tan pequena como 1 μV. A sensibilidade do receptor está limitada polo ruído xerado polo seu circuíto de entrada. Polo tanto, o ruído é unha consideración importante no deseño de PCB do receptor. Ademais, a capacidade de predicir o ruído con ferramentas de simulación é indispensable. A figura 1 é un típico receptor superheterodino. Primeiro fíltrase o sinal recibido e, a continuación, o sinal de entrada amplificase cun amplificador de baixo ruído (LNA). A continuación, use o primeiro oscilador local (LO) para mesturar con este sinal para converter este sinal nunha frecuencia intermedia (IF). O rendemento de ruído do circuíto front-end depende principalmente do LNA, do mesturador e do LO. Aínda que a análise de ruído SPICE tradicional pode atopar o ruído do LNA, é inútil para o mesturador e LO, porque o ruído nestes bloques verase seriamente afectado polo gran sinal LO.
Un pequeno sinal de entrada require que o receptor teña unha gran función de amplificación, e normalmente require unha ganancia de 120 dB. Cunha ganancia tan alta, calquera sinal acoplado desde o extremo de saída ao extremo de entrada pode causar problemas. A razón importante para usar a arquitectura de receptor superheterodina é que pode distribuír a ganancia en varias frecuencias para reducir a posibilidade de acoplamento. Isto tamén fai que a frecuencia do primeiro LO difira da frecuencia do sinal de entrada, o que pode evitar que os grandes sinais de interferencia sexan "contaminados" con pequenos sinais de entrada.
Por diferentes razóns, nalgúns sistemas de comunicación sen fíos, a conversión directa ou a arquitectura homodina pode substituír á arquitectura superheterodina. Nesta arquitectura, o sinal de entrada de RF convértese directamente á frecuencia fundamental nun só paso. Polo tanto, a maior parte da ganancia está na frecuencia fundamental, e a frecuencia do LO e do sinal de entrada é a mesma. Neste caso, débese comprender a influencia dunha pequena cantidade de acoplamento e establecer un modelo detallado do "camiño do sinal perdido", como: acoplamento a través do substrato, pinos do paquete e fíos de unión (Bondwire) entre o substrato. acoplamento, e o acoplamento a través da liña eléctrica.

Interferencia de canles adxacentes na simulación de circuítos de radiofrecuencia

A distorsión tamén xoga un papel importante no transmisor. A non linealidade xerada polo transmisor no circuíto de saída pode espallar o ancho de banda do sinal transmitido nas canles adxacentes. Este fenómeno chámase "recrecemento espectral". Antes de que o sinal chegue ao amplificador de potencia (PA) do transmisor, o seu ancho de banda é limitado; pero a "distorsión da intermodulación" no PA fará que o ancho de banda volva aumentar. Se o ancho de banda aumenta demasiado, o transmisor non poderá cumprir os requisitos de enerxía das súas canles adxacentes. Cando se transmiten sinais modulados dixitalmente, de feito, SPICE non se pode usar para predecir o maior crecemento do espectro. Porque a transmisión duns 1.000 símbolos (símbolo) debe ser simulada para obter un espectro representativo, e hai que combinar ondas portadoras de alta frecuencia, o que fará que a análise de transitorios SPICE sexa pouco práctico.