Di sini, empat karakteristik dasar sirkuit frekuensi radio akan ditafsirkan dari empat aspek: antarmuka frekuensi radio, sinyal kecil yang diinginkan, sinyal interferensi besar, dan gangguan saluran yang berdekatan, dan faktor -faktor penting yang membutuhkan perhatian khusus dalam proses desain PCB diberikan.

Antarmuka frekuensi radio simulasi sirkuit frekuensi radio

Pemancar dan penerima nirkabel dibagi secara konseptual menjadi dua bagian: frekuensi dasar dan frekuensi radio. Frekuensi fundamental mencakup rentang frekuensi sinyal input pemancar dan rentang frekuensi sinyal output penerima. Bandwidth frekuensi fundamental menentukan tingkat dasar di mana data dapat mengalir dalam sistem. Frekuensi dasar digunakan untuk meningkatkan keandalan aliran data dan mengurangi beban yang dikenakan oleh pemancar pada media transmisi di bawah laju transmisi data tertentu. Oleh karena itu, banyak pengetahuan teknik pemrosesan sinyal diperlukan saat merancang sirkuit frekuensi mendasar pada PCB. Sirkuit frekuensi radio dari pemancar dapat mengonversi dan meningkatkan sinyal baseband yang diproses ke saluran yang ditunjuk, dan menyuntikkan sinyal ini ke dalam media transmisi. Sebaliknya, sirkuit frekuensi radio penerima dapat memperoleh sinyal dari media transmisi, dan mengonversi dan mengurangi frekuensi ke frekuensi dasar.
Transmitter memiliki dua tujuan desain PCB utama: yang pertama adalah bahwa mereka harus mengirimkan daya tertentu sambil mengkonsumsi daya sesedikit mungkin. Yang kedua adalah bahwa mereka tidak dapat mengganggu operasi normal transceiver di saluran yang berdekatan. Sejauh menyangkut penerima, ada tiga tujuan desain PCB utama: pertama, mereka harus secara akurat mengembalikan sinyal kecil; Kedua, mereka harus dapat menghapus sinyal yang mengganggu di luar saluran yang diinginkan; Dan terakhir, seperti pemancar, mereka harus mengkonsumsi daya sangat kecil.

Sinyal gangguan besar simulasi sirkuit frekuensi radio

Penerima harus sangat sensitif terhadap sinyal kecil, bahkan ketika ada sinyal gangguan besar (penghalang). Situasi ini terjadi ketika mencoba menerima sinyal transmisi yang lemah atau jarak jauh, dan pemancar yang kuat di dekatnya disiarkan di saluran yang berdekatan. Sinyal yang mengganggu mungkin 60 hingga 70 dB lebih besar dari sinyal yang diharapkan, dan dapat ditanggung dalam jumlah besar selama fase input penerima, atau penerima dapat menghasilkan noise yang berlebihan selama fase input untuk memblokir penerimaan sinyal normal. Jika penerima digerakkan ke wilayah non-linear oleh sumber interferensi selama tahap input, dua masalah di atas akan terjadi. Untuk menghindari masalah ini, ujung depan penerima harus sangat linier.
Oleh karena itu, "linearitas" juga merupakan pertimbangan penting dalam desain PCB penerima. Karena penerima adalah sirkuit pita sempit, nonlinier diukur dengan mengukur "distorsi intermodulasi". Ini melibatkan penggunaan dua gelombang sinus atau gelombang cosinus dengan frekuensi yang sama dan terletak di pita tengah untuk menggerakkan sinyal input, dan kemudian mengukur produk intermodulasi. Secara umum, Spice adalah perangkat lunak simulasi yang memakan waktu dan intensif biaya, karena harus melakukan banyak perhitungan loop untuk mendapatkan resolusi frekuensi yang diperlukan untuk memahami distorsi.

Sinyal kecil yang diharapkan dalam simulasi sirkuit RF

Penerima harus sangat sensitif untuk mendeteksi sinyal input kecil. Secara umum, daya input penerima bisa sekecil 1 μV. Sensitivitas penerima dibatasi oleh kebisingan yang dihasilkan oleh sirkuit inputnya. Oleh karena itu, kebisingan merupakan pertimbangan penting dalam desain PCB penerima. Selain itu, kemampuan untuk memprediksi kebisingan dengan alat simulasi sangat diperlukan. Gambar 1 adalah penerima superheterodyne yang khas. Sinyal yang diterima disaring terlebih dahulu, dan kemudian sinyal input diamplifikasi oleh penguat noise rendah (LNA). Kemudian gunakan osilator lokal pertama (LO) untuk dicampur dengan sinyal ini untuk mengubah sinyal ini menjadi frekuensi menengah (IF). Kinerja kebisingan dari sirkuit front-end terutama tergantung pada LNA, mixer dan LO. Meskipun analisis noise rempah -rempah tradisional dapat menemukan kebisingan LNA, itu tidak berguna untuk mixer dan LO, karena kebisingan di blok ini akan sangat dipengaruhi oleh sinyal LO besar.
Sinyal input kecil mengharuskan penerima memiliki fungsi amplifikasi yang hebat, dan biasanya membutuhkan gain 120 dB. Dengan gain yang tinggi, sinyal apa pun ditambah dari ujung output kembali ke ujung input dapat menyebabkan masalah. Alasan penting untuk menggunakan arsitektur penerima superheterodyne adalah bahwa ia dapat mendistribusikan keuntungan dalam beberapa frekuensi untuk mengurangi kemungkinan penggabungan. Ini juga membuat frekuensi LO pertama berbeda dari frekuensi sinyal input, yang dapat mencegah sinyal gangguan besar dari "terkontaminasi" ke sinyal input kecil.
Untuk alasan yang berbeda, dalam beberapa sistem komunikasi nirkabel, konversi langsung atau arsitektur homodyne dapat menggantikan arsitektur superheterodyne. Dalam arsitektur ini, sinyal input RF secara langsung dikonversi ke frekuensi fundamental dalam satu langkah. Oleh karena itu, sebagian besar gain dalam frekuensi mendasar, dan frekuensi LO dan sinyal input adalah sama. Dalam hal ini, pengaruh sejumlah kecil kopling harus dipahami, dan model terperinci dari "jalur sinyal liar" harus ditetapkan, seperti: penggabungan melalui substrat, pin paket, dan kabel ikatan (Bondwire) antara kopling, dan penggabungan melalui saluran listrik.

Gangguan saluran yang berdekatan dalam simulasi sirkuit frekuensi radio

Distorsi juga memainkan peran penting dalam pemancar. Non-linearitas yang dihasilkan oleh pemancar dalam sirkuit output dapat menyebarkan bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan di saluran yang berdekatan. Fenomena ini disebut "pertumbuhan kembali spektral". Sebelum sinyal mencapai penguat daya pemancar (PA), bandwidthnya terbatas; Tetapi "distorsi intermodulasi" di PA akan menyebabkan bandwidth meningkat lagi. Jika bandwidth meningkat terlalu banyak, pemancar tidak akan dapat memenuhi kebutuhan daya saluran yang berdekatan. Saat mentransmisikan sinyal yang dimodulasi secara digital, pada kenyataannya, rempah -rempah tidak dapat digunakan untuk memprediksi pertumbuhan spektrum lebih lanjut. Karena transmisi sekitar 1.000 simbol (simbol) harus disimulasikan untuk mendapatkan spektrum yang representatif, dan gelombang pembawa frekuensi tinggi harus digabungkan, yang akan membuat analisis transien rempah tidak praktis.