Qui, le quattro caratteristiche di base dei circuiti a radiofrequenza saranno interpretate da quattro aspetti: interfaccia a radiofrequenza, segnale di piccolo desiderato, segnale di interferenza di grandi dimensioni e interferenze adiacenti del canale e vengono forniti gli importanti fattori che necessitano di 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 di base e radiofrequenza. La frequenza fondamentale include l'intervallo di frequenza del segnale di ingresso del trasmettitore e l'intervallo di frequenza del segnale di uscita del ricevitore. La larghezza di banda della frequenza fondamentale determina il tasso fondamentale alla quale i dati possono fluire nel sistema. La frequenza di base viene utilizzata per migliorare l'affidabilità del flusso di dati e ridurre il carico imposto dal trasmettitore sul mezzo di trasmissione sotto una velocità di trasmissione di dati specifica. Pertanto, durante la progettazione di un circuito di frequenza fondamentale sono necessarie molte conoscenze ingegneristiche di elaborazione del segnale. Il circuito a radiofrequenza del trasmettitore può convertire e convertire il segnale della banda di base elaborata 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.
Il trasmettitore ha due obiettivi principali di progettazione del PCB: il primo è che devono trasmettere una potenza specifica consumando la minima 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 di progettazione del PCB: in primo luogo, devono ripristinare con precisione piccoli segnali; In secondo luogo, devono essere in grado di rimuovere segnali interferenti al di fuori del canale desiderato; E ultimo, come il trasmettitore, devono consumare potenza molto piccola.

Grande segnale di interferenza della simulazione del circuito a radiofrequenza

Il ricevitore deve essere molto sensibile ai piccoli segnali, anche quando ci sono 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 è trasmessa in un canale adiacente. Il segnale di interferenza può essere da 60 a 70 dB più grande del segnale previsto e può essere coperto in una grande quantità 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 guidato in una regione non lineare dalla fonte di interferenza durante lo stadio di input, si verificheranno i due problemi sopra. Per evitare questi problemi, la parte anteriore del ricevitore deve essere molto lineare.
Pertanto, la "linearità" è anche una considerazione importante nella progettazione del ricevitore PCB. Poiché il ricevitore è un circuito a banda stretta, la non linearità viene misurata misurando la "distorsione di intermodulazione". Ciò comporta l'uso di due onde minerarie o onde del coseno con frequenze simili e situate nella banda centrale per guidare il segnale di ingresso e quindi misurare il prodotto della sua intermodulazione. In generale, SPICE è un software di simulazione che richiede tempo in termini di tempo, perché deve eseguire molti calcoli del loop per ottenere la risoluzione di frequenza richiesta per comprendere la distorsione.

Piccolo segnale atteso nella simulazione del circuito RF

Il ricevitore deve essere molto sensibile per rilevare piccoli segnali di ingresso. In generale, la potenza di ingresso del ricevitore può essere piccola quanto 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, la capacità di prevedere il rumore con strumenti di simulazione è indispensabile. La Figura 1 è un tipico ricevitore SuperHeterodyne. Il segnale ricevuto viene filtrato per primo, quindi il segnale di ingresso viene amplificato da un amplificatore a basso rumore (LNA). Quindi utilizzare il primo oscillatore locale (LO) per mescolare con questo segnale per convertire questo segnale in una frequenza intermedia (IF). Le prestazioni del rumore del circuito front-end dipendono principalmente da LNA, miscelatore e LO. Sebbene l'analisi tradizionale del rumore delle spezie possa trovare il rumore dell'LNA, è inutile per il mixer e LO, perché il rumore in questi blocchi sarà gravemente influenzato dal grande segnale LO.
Un piccolo segnale di ingresso richiede che il ricevitore abbia una grande funzione di amplificazione e di solito richiede un guadagno di 120 dB. Con un guadagno così elevato, qualsiasi segnale accoppiato dall'estremità di uscita all'estremità di input può causare problemi. Il motivo importante per l'utilizzo dell'architettura del ricevitore SuperHeterodyne è che può distribuire il guadagno in più frequenze per ridurre la possibilità di accoppiamento. Ciò rende anche la frequenza del primo LO differenziale dalla frequenza del segnale di ingresso, che può impedire che i grandi segnali di interferenza vengano "contaminati" a piccoli segnali di ingresso.
Per diversi motivi, in alcuni sistemi di comunicazione wireless, la conversione diretta o l'architettura Homodyne può sostituire l'architettura Superheterodyne. In questa architettura, il segnale di ingresso RF viene convertito direttamente in frequenza fondamentale in un unico passaggio. Pertanto, la maggior parte del guadagno è nella frequenza fondamentale e la frequenza di LO e il segnale di ingresso è la stessa. In questo caso, deve essere compresa l'influenza di una piccola quantità di accoppiamento e deve essere stabilito un modello dettagliato del "percorso del segnale randagio", come: accoppiamento attraverso il substrato, i perni del pacchetto e i fili di legame (fiondo) tra l'accoppiamento e l'accoppiamento attraverso la linea elettrica.

Interferenza del canale adiacente nella simulazione del circuito a radiofrequenza

La distorsione svolge anche un ruolo importante nel trasmettitore. La non linearità generata dal trasmettitore nel circuito di uscita può diffondere la larghezza di banda del segnale trasmesso nei canali adiacenti. Questo fenomeno si chiama "ricrescita spettrale". Prima che il segnale raggiunga l'amplificatore di potenza del trasmettitore (PA), la sua larghezza di banda è limitata; Ma la "distorsione di intermodulazione" nella PA causerà nuovamente aumentare la larghezza di banda. Se la larghezza di banda aumenta troppo, il trasmettitore non sarà in grado di soddisfare i requisiti di potenza dei suoi canali adiacenti. Quando si trasmettono segnali modulati digitalmente, in effetti, non è possibile utilizzare SPICE per prevedere l'ulteriore crescita dello spettro. Poiché la trasmissione di circa 1.000 simboli (simbolo) deve essere simulata per ottenere uno spettro rappresentativo e le onde di trasporto ad alta frequenza devono essere combinate, il che renderà impraticabile l'analisi transitoria delle spezie.