כאן, ארבעת המאפיינים הבסיסיים של מעגלי תדר רדיו יתפרשו מארבעה היבטים: ממשק תדר רדיו, אות רצוי קטן, אות הפרעות גדול והפרעות ערוץ סמוך, והגורמים החשובים הזקוקים לתשומת לב מיוחדת בתהליך תכנון ה-PCB ניתנים.

ממשק תדר רדיו של הדמיית מעגלים בתדר רדיו

המשדר והמקלט האלחוטי מחולקים רעיונית לשני חלקים: תדר בסיס ותדר רדיו. התדר הבסיסי כולל את טווח התדרים של אות הכניסה של המשדר ואת טווח התדרים של אות המוצא של המקלט. רוחב הפס של התדר הבסיסי קובע את הקצב הבסיסי שבו נתונים יכולים לזרום במערכת. תדר הבסיס משמש לשיפור האמינות של זרם הנתונים ולהפחתת העומס המוטל על ידי המשדר על מדיית השידור בקצב העברת נתונים ספציפי. לכן, נדרש ידע הנדסי רב בעיבוד אותות בעת תכנון מעגל תדר בסיסי על גבי PCB. מעגל תדר הרדיו של המשדר יכול להמיר ולהמיר את אות פס הבסיס המעובד לערוץ ייעודי, ולהחדיר אות זה למדיום השידור. להיפך, מעגל תדר הרדיו של המקלט יכול לקבל את האות ממדיום השידור, ולהמיר ולהפחית את התדר לתדר הבסיס.
למשדר יש שתי מטרות עיצוב PCB עיקריות: הראשונה היא שהם חייבים לשדר הספק ספציפי תוך צריכת חשמל מינימלית אפשרית. השני הוא שהם לא יכולים להפריע לפעולה הרגילה של משדרים בערוצים סמוכים. מבחינת המקלט, ישנן שלוש מטרות עיצוב PCB עיקריות: ראשית, עליהן לשחזר במדויק אותות קטנים; שנית, עליהם להיות מסוגלים להסיר אותות מפריעים מחוץ לערוץ הרצוי; ולבסוף, כמו המשדר, הם חייבים לצרוך חשמל קטן מאוד.

אות הפרעות גדול של הדמיית מעגלים בתדר רדיו

המקלט חייב להיות רגיש מאוד לאותות קטנים, גם כאשר יש אותות הפרעות גדולים (חסימות). מצב זה מתרחש כאשר מנסים לקבל אות שידור חלש או למרחקים ארוכים, ומשדר חזק בקרבת מקום משדר בערוץ סמוך. האות המפריע עשוי להיות גדול ב-60 עד 70 dB מהאות הצפוי, והוא יכול להיות מכוסה בכמות גדולה במהלך שלב הקלט של המקלט, או שהמקלט יכול ליצור רעש מוגזם במהלך שלב הקלט כדי לחסום את הקליטה של ​​אותות רגילים . אם המקלט מונע לאזור לא ליניארי על ידי מקור ההפרעה במהלך שלב הקלט, שתי הבעיות שלעיל יתרחשו. כדי להימנע מבעיות אלו, הקצה הקדמי של המקלט חייב להיות ליניארי מאוד.
לכן, "לינאריות" היא גם שיקול חשוב בתכנון PCB של המקלט. מכיוון שהמקלט הוא מעגל פס צר, האי-ליניאריות נמדדת על ידי מדידת "עיוות אינטרמודולציה". זה כרוך בשימוש בשני גלי סינוס או גלי קוסינוס עם תדרים דומים וממוקמים בפס המרכזי כדי להניע את אות הכניסה, ולאחר מכן מדידת תוצר האינטרמודולציה שלו. באופן כללי, SPICE היא תוכנת סימולציה שגוזלת זמן ומחיר, מכיוון שהיא צריכה לבצע חישובי לולאה רבים כדי לקבל את רזולוציית התדר הנדרשת כדי להבין את העיוות.

אות צפוי קטן בהדמיית מעגל RF

המקלט חייב להיות רגיש מאוד כדי לזהות אותות כניסה קטנים. באופן כללי, הספק הקלט של המקלט יכול להיות קטן עד 1 μV. הרגישות של המקלט מוגבלת על ידי הרעש שנוצר על ידי מעגל הקלט שלו. לכן, רעש הוא שיקול חשוב בתכנון ה-PCB של המקלט. יתר על כן, היכולת לחזות רעש עם כלי סימולציה היא הכרחית. איור 1 הוא מקלט סופרהטרודין טיפוסי. האות המתקבל מסונן תחילה, ולאחר מכן אות הקלט מוגבר על ידי מגבר רעש נמוך (LNA). לאחר מכן השתמש במתנד המקומי הראשון (LO) כדי לערבב עם האות הזה כדי להמיר את האות הזה לתדר ביניים (IF). ביצועי הרעש של המעגל הקדמי תלויים בעיקר ב-LNA, במיקסר וב-LO. למרות שניתוח הרעשים המסורתי של SPICE יכול למצוא את הרעש של ה-LNA, הוא חסר תועלת עבור המיקסר וה-LO, מכיוון שהרעש בבלוקים אלה יושפע בצורה רצינית מאות ה-LO הגדול.
אות כניסה קטן דורש מהמקלט פונקציית הגברה מצוינת, ובדרך כלל דורש רווח של 120 dB. עם רווח כה גבוה, כל אות המצורף מקצה המוצא בחזרה לקצה הקלט עלול לגרום לבעיות. הסיבה החשובה לשימוש בארכיטקטורת מקלט הסופרהטרודין היא שהיא יכולה להפיץ את הרווח במספר תדרים כדי להפחית את הסיכוי לצימוד. זה גם גורם לתדר של ה-LO הראשון להיות שונה מתדירות אות הכניסה, מה שיכול למנוע מאותות הפרעות גדולים להיות "מזוהמים" לאותות כניסה קטנים.
מסיבות שונות, בחלק ממערכות תקשורת אלחוטיות, המרה ישירה או ארכיטקטורת הומודין יכולה להחליף את ארכיטקטורת העל-הטרודין. בארכיטקטורה זו, אות קלט ה-RF מומר ישירות לתדר הבסיסי בשלב אחד. לכן, רוב ההגבר הוא בתדר הבסיסי, והתדר של LO ואות הכניסה זהה. במקרה זה, יש להבין את ההשפעה של כמות קטנה של צימוד, ולהקים מודל מפורט של "נתיב האות התועה", כגון: צימוד דרך המצע, פיני אריזה וחוטי מליטה (Bondwire) בין צימוד, והצימוד דרך קו החשמל.

הפרעות ערוץ סמוך בהדמיית מעגלים בתדר רדיו

עיוות גם משחק תפקיד חשוב במשדר. חוסר הליניאריות שנוצר על ידי המשדר במעגל המוצא עשוי להפיץ את רוחב הפס של האות המשודר בערוצים סמוכים. תופעה זו נקראת "צמיחה מחודשת ספקטרלית". לפני שהאות מגיע למגבר הכוח של המשדר (PA), רוחב הפס שלו מוגבל; אבל "עיוות האינטרמודולציה" ב-PA יגרום לרוחב הפס לגדול שוב. אם רוחב הפס גדל מדי, המשדר לא יוכל לעמוד בדרישות ההספק של הערוצים הסמוכים לו. כאשר משדרים אותות עם אפנון דיגיטלי, למעשה, לא ניתן להשתמש ב-SPICE כדי לחזות את המשך הצמיחה של הספקטרום. מכיוון שיש לדמות שידור של כ-1,000 סמלים (סמל) כדי לקבל ספקטרום מייצג, ולשלב גלי נושא בתדר גבוה, מה שיהפוך את ניתוח החולפים של SPICE לבלתי מעשי.