Itt a rádiófrekvenciás áramkörök négy alapvető jellemzőjét négy aspektusból értelmezzük: rádiófrekvenciás interfész, kis kívánt jel, nagy zavaró jel és szomszédos csatorna interferencia, valamint megadjuk azokat a fontos tényezőket, amelyekre a NYÁK tervezési folyamatában különös figyelmet kell fordítani.

Rádiófrekvenciás áramkör szimuláció rádiófrekvenciás interfésze

A vezeték nélküli adó és vevő elvileg két részre oszlik: alapfrekvenciára és rádiófrekvenciára. Az alapfrekvencia magában foglalja az adó bemeneti jelének és a vevő kimeneti jelének frekvenciatartományát. Az alapfrekvencia sávszélessége határozza meg azt az alapvető sebességet, amellyel az adatok áramolhatnak a rendszerben. Az alapfrekvenciát az adatfolyam megbízhatóságának javítására és az adó által az átviteli közegre egy meghatározott adatátviteli sebesség melletti terhelés csökkentésére használják. Ezért sok jelfeldolgozó mérnöki ismeretre van szükség egy alapfrekvenciás áramkör tervezése során egy PCB-n. Az adó rádiófrekvenciás áramköre a feldolgozott alapsávi jelet egy kijelölt csatornára tudja átalakítani és felkonvertálni, és ezt a jelet az átviteli közegbe injektálni. Éppen ellenkezőleg, a vevő rádiófrekvenciás áramköre megkaphatja a jelet az átviteli közegtől, és átalakíthatja és csökkentheti a frekvenciát az alapfrekvenciára.
Az adóknak két fő NYÁK tervezési célja van: Az első az, hogy meghatározott teljesítményt kell továbbítaniuk, miközben a lehető legkevesebb energiát fogyasztják. A második az, hogy nem zavarhatják meg a szomszédos csatornák adó-vevőinek normál működését. Ami a vevőt illeti, három fő PCB tervezési cél van: először is pontosan vissza kell állítaniuk a kis jeleket; másodszor, el kell tudni távolítani a zavaró jeleket a kívánt csatornán kívül; és végül, az adóhoz hasonlóan, nagyon kicsi áramot kell fogyasztaniuk.

Nagy interferencia jel a rádiófrekvenciás áramkör szimulációjában

A vevőnek nagyon érzékenynek kell lennie a kis jelekre, még akkor is, ha nagy interferenciajelek (akadályok) vannak. Ez a helyzet akkor fordul elő, amikor gyenge vagy nagy távolságú átviteli jelet próbálunk fogadni, és egy közeli erős adó a szomszédos csatornán sugároz. A zavaró jel 60-70 dB-lel nagyobb lehet a várt jelnél, és a vevő bemeneti fázisában nagy mértékben lefedhető, vagy a vevő a bemeneti fázisban túlzott zajt generálhat, ami megakadályozza a normál jelek vételét. . Ha a vevőt a bemeneti szakaszban az interferenciaforrás nem lineáris tartományba hajtja, akkor a fenti két probléma lép fel. E problémák elkerülése érdekében a vevő elülső részének nagyon lineárisnak kell lennie.
Ezért a „linearitás” szintén fontos szempont a vevő NYÁK tervezésénél. Mivel a vevő keskeny sávú áramkör, a nemlinearitás mérése az „intermodulációs torzítás” mérésével történik. Ez azt jelenti, hogy két hasonló frekvenciájú, a középső sávban elhelyezkedő szinuszhullámot vagy koszinuszhullámot használnak a bemeneti jel meghajtására, majd megmérik az intermoduláció szorzatát. Általánosságban elmondható, hogy a SPICE egy idő- és költségigényes szimulációs szoftver, mivel számos hurokszámítást kell végrehajtania ahhoz, hogy megkapja a szükséges frekvenciafelbontást a torzítás megértéséhez.

Kis elvárt jel RF áramköri szimulációban

A vevőnek nagyon érzékenynek kell lennie a kis bemeneti jelek észleléséhez. Általánosságban elmondható, hogy a vevő bemeneti teljesítménye akár 1 μV is lehet. A vevő érzékenységét a bemeneti áramkör által keltett zaj korlátozza. Ezért a zaj fontos szempont a vevő PCB tervezésénél. Ezen túlmenően a zaj szimulációs eszközökkel történő előrejelzésének képessége nélkülözhetetlen. Az 1. ábra egy tipikus szuperheterodin vevő. A vett jelet először szűrjük, majd a bemeneti jelet egy alacsony zajszintű erősítő (LNA) erősíti. Ezután az első helyi oszcillátort (LO) keverje össze ezzel a jellel, hogy ezt a jelet köztes frekvenciává (IF) alakítsa át. A front-end áramkör zajteljesítménye elsősorban az LNA-tól, a keverőtől és a LO-tól függ. Bár a hagyományos SPICE zajelemzés képes megtalálni az LNA zaját, a keverő és az LO számára hiábavaló, mert ezekben a blokkokban a zajt komolyan befolyásolja a nagy LO jel.
Egy kis bemeneti jelhez a vevőnek nagy erősítő funkcióval kell rendelkeznie, és általában 120 dB-es erősítést igényel. Ilyen nagy erősítéssel a kimeneti végről a bemenetre visszacsatolt jel problémákat okozhat. A szuperheterodin vevő architektúra használatának fontos oka, hogy több frekvencián tudja elosztani az erősítést, hogy csökkentse a csatolás esélyét. Ezáltal az első LO frekvenciája is eltér a bemeneti jel frekvenciájától, ami megakadályozhatja, hogy a nagy interferenciajelek kis bemeneti jelekké „szennyeződjenek”.
Különböző okok miatt egyes vezeték nélküli kommunikációs rendszerekben a közvetlen konverziós vagy homodin architektúra helyettesítheti a szuperheterodin architektúrát. Ebben az architektúrában az RF bemeneti jelet egyetlen lépésben közvetlenül az alapfrekvenciára alakítják át. Ezért az erősítés nagy része az alapfrekvenciában van, és az LO és a bemeneti jel frekvenciája megegyezik. Ebben az esetben meg kell érteni a kis mennyiségű csatolás hatását, és meg kell alkotni a „kóbor jelút” részletes modelljét, mint például: csatolás a hordozón keresztül, a csomagolás csapjain és a kötőhuzalokon (Bondwire) keresztül. csatolás, és az elektromos vezetéken keresztüli csatolás.

Szomszédos csatorna interferencia a rádiófrekvenciás áramkör szimulációjában

A torzítás is fontos szerepet játszik az adóban. Az adó által a kimeneti áramkörben generált nemlinearitás szétszórhatja az átvitt jel sávszélességét a szomszédos csatornákban. Ezt a jelenséget „spektrális újranövekedésnek” nevezik. Mielőtt a jel elérné az adó teljesítményerősítőjét (PA), a sávszélessége korlátozott; de az „intermodulációs torzítás” a PA-ban a sávszélesség ismételt növekedését okozza. Ha a sávszélességet túlságosan megnövelik, az adó nem lesz képes megfelelni a szomszédos csatornák teljesítményigényének. A digitálisan modulált jelek továbbításakor a SPICE nem használható a spektrum további növekedésének előrejelzésére. Mivel a reprezentatív spektrum eléréséhez körülbelül 1000 szimbólum (szimbólum) átvitelét kell szimulálni, és a nagyfrekvenciás vivőhullámokat kombinálni kell, ami a SPICE tranziens elemzését kivitelezhetetlenné teszi.