Qui, le quattro caratteristiche di base dei circuiti a radiofrequenza verranno interpretate da quattro aspetti: interfaccia a radiofrequenza, piccolo segnale desiderato, grande segnale di interferenza e interferenza del canale adiacente, e verranno forniti i fattori importanti che richiedono particolare attenzione nel processo di progettazione del PCB.

Interfaccia a radiofrequenza della simulazione del circuito a radiofrequenza

Il trasmettitore e il ricevitore wireless sono concettualmente divisi in due parti: frequenza base e frequenza radio.La frequenza fondamentale comprende la gamma di frequenza del segnale di ingresso del trasmettitore e la gamma di frequenza del segnale di uscita del ricevitore.La larghezza di banda della frequenza fondamentale determina la velocità fondamentale alla quale i dati possono fluire nel sistema.La frequenza base viene utilizzata per migliorare l'affidabilità del flusso di dati e ridurre il carico imposto dal trasmettitore sul mezzo di trasmissione con una determinata velocità di trasmissione dati.Pertanto, quando si progetta un circuito di frequenza fondamentale su un PCB è necessaria molta conoscenza dell'ingegneria dell'elaborazione del segnale.Il circuito a radiofrequenza del trasmettitore può convertire e convertire il segnale in banda base elaborato in un canale designato e iniettare questo segnale nel mezzo di trasmissione.Al contrario, il circuito a radiofrequenza del ricevitore può ottenere il segnale dal mezzo di trasmissione e convertire e ridurre la frequenza alla frequenza di base.
I trasmettitori hanno due obiettivi principali nella progettazione dei PCB: il primo è che devono trasmettere una potenza specifica consumando la minor potenza possibile.Il secondo è che non possono interferire con il normale funzionamento dei ricetrasmettitori nei canali adiacenti.Per quanto riguarda il ricevitore, ci sono tre obiettivi principali nella progettazione del PCB: primo, devono ripristinare accuratamente i piccoli segnali;in secondo luogo, devono essere in grado di rimuovere i segnali interferenti al di fuori del canale desiderato;e infine, come il trasmettitore, devono consumare una potenza molto piccola.

Grande segnale di interferenza della simulazione del circuito a radiofrequenza

Il ricevitore deve essere molto sensibile ai piccoli segnali, anche in presenza di grandi segnali di interferenza (ostruzioni).Questa situazione si verifica quando si tenta di ricevere un segnale di trasmissione debole o a lunga distanza e un potente trasmettitore nelle vicinanze trasmette su un canale adiacente.Il segnale interferente può essere da 60 a 70 dB più grande del segnale previsto e può essere coperto in gran parte durante la fase di ingresso del ricevitore, oppure il ricevitore può generare rumore eccessivo durante la fase di ingresso per bloccare la ricezione dei segnali normali .Se il ricevitore viene portato in una regione non lineare dalla sorgente di interferenza durante la fase di ingresso, si verificheranno i due problemi sopra menzionati.Per evitare questi problemi, la parte frontale del ricevitore deve essere molto lineare.
Pertanto, anche la “linearità” è una considerazione importante nella progettazione del PCB del ricevitore.Poiché il ricevitore è un circuito a banda stretta, la non linearità viene misurata misurando la “distorsione di intermodulazione”.Ciò comporta l'utilizzo di due onde sinusoidali o cosinusoidali con frequenze simili e situate nella banda centrale per pilotare il segnale di ingresso, quindi misurare il prodotto della sua intermodulazione.In generale, SPICE è un software di simulazione dispendioso in termini di tempo e di costi, perché deve eseguire molti calcoli di loop per ottenere la risoluzione di frequenza richiesta per comprendere la distorsione.

Piccolo segnale previsto nella simulazione del circuito RF

Il ricevitore deve essere molto sensibile per rilevare piccoli segnali di ingresso.In generale, la potenza in ingresso del ricevitore può essere pari a 1 μV.La sensibilità del ricevitore è limitata dal rumore generato dal suo circuito di ingresso.Pertanto, il rumore è una considerazione importante nella progettazione del PCB del ricevitore.Inoltre, è indispensabile la capacità di prevedere il rumore con strumenti di simulazione.La Figura 1 è un tipico ricevitore supereterodina.Il segnale ricevuto viene prima filtrato, quindi il segnale di ingresso viene amplificato da un amplificatore a basso rumore (LNA).Quindi utilizzare il primo oscillatore locale (LO) per miscelarlo con questo segnale per convertire questo segnale in una frequenza intermedia (IF).Le prestazioni di rumore del circuito front-end dipendono principalmente da LNA, mixer e LO.Sebbene la tradizionale analisi del rumore SPICE possa trovare il rumore dell'LNA, è inutile per il mixer e il LO, perché il rumore in questi blocchi sarà seriamente influenzato dal grande segnale LO.
Un piccolo segnale in ingresso richiede che il ricevitore abbia una grande funzione di amplificazione e solitamente richiede un guadagno di 120 dB.Con un guadagno così elevato, qualsiasi segnale accoppiato dall'estremità di uscita all'estremità di ingresso può causare problemi.La ragione importante per utilizzare l'architettura del ricevitore supereterodina è che può distribuire il guadagno su diverse frequenze per ridurre la possibilità di accoppiamento.Ciò fa sì che anche la frequenza del primo LO differisca dalla frequenza del segnale di ingresso, il che può impedire che segnali di interferenza di grandi dimensioni vengano "contaminati" da segnali di ingresso piccoli.
Per diversi motivi, in alcuni sistemi di comunicazione wireless, la conversione diretta o l'architettura omodina possono sostituire l'architettura supereterodina.In questa architettura, il segnale di ingresso RF viene convertito direttamente nella frequenza fondamentale in un unico passaggio.Pertanto, la maggior parte del guadagno è nella frequenza fondamentale e la frequenza del LO e del segnale di ingresso è la stessa.In questo caso, è necessario comprendere l'influenza di una piccola quantità di accoppiamento e stabilire un modello dettagliato del "percorso del segnale disperso", come ad esempio: accoppiamento attraverso il substrato, pin del pacchetto e fili di collegamento (Bondwire) tra il accoppiamento e l'accoppiamento attraverso la linea elettrica.

Interferenza del canale adiacente nella simulazione del circuito a radiofrequenza

Anche la distorsione gioca un ruolo importante nel trasmettitore.La non linearità generata dal trasmettitore nel circuito di uscita può diffondere la larghezza di banda del segnale trasmesso in canali adiacenti.Questo fenomeno è chiamato “ricrescita spettrale”.Prima che il segnale raggiunga l'amplificatore di potenza (PA) del trasmettitore, la sua larghezza di banda è limitata;ma la “distorsione di intermodulazione” nel PA farà aumentare nuovamente la larghezza di banda.Se la larghezza di banda viene aumentata eccessivamente, il trasmettitore non sarà in grado di soddisfare i requisiti di potenza dei canali adiacenti.Quando si trasmettono segnali modulati digitalmente, infatti, SPICE non può essere utilizzato per prevedere l'ulteriore crescita dello spettro.Poiché la trasmissione di circa 1.000 simboli (simboli) deve essere simulata per ottenere uno spettro rappresentativo e le onde portanti ad alta frequenza devono essere combinate, il che renderà impraticabile l'analisi transitoria SPICE.