Aici, cele patru caracteristici de bază ale circuitelor de frecvență radio vor fi interpretate din patru aspecte: interfața de frecvență radio, semnalul dorit mic, semnalul de interferență mare și interferența canalului adiacentă și factorii importanți care au nevoie de o atenție specială în procesul de proiectare a PCB.

Interfață radio de frecvență a simulării circuitului de frecvență radio

Transmițătorul și receptorul wireless sunt împărțiți conceptual în două părți: frecvența de bază și frecvența radio. Frecvența fundamentală include intervalul de frecvență al semnalului de intrare al emițătorului și intervalul de frecvență al semnalului de ieșire al receptorului. Lățimea de bandă a frecvenței fundamentale determină rata fundamentală la care datele pot curge în sistem. Frecvența de bază este utilizată pentru a îmbunătăți fiabilitatea fluxului de date și pentru a reduce sarcina impusă de emițător pe mediul de transmisie sub o rată specifică de transmisie a datelor. Prin urmare, este necesară o mulțime de cunoștințe de inginerie de procesare a semnalului la proiectarea unui circuit fundamental de frecvență pe un PCB. Circuitul de frecvență radio al emițătorului poate converti și converti în sus semnalul de bandă de bază procesat într-un canal desemnat și poate injecta acest semnal în mediul de transmisie. Dimpotrivă, circuitul de frecvență radio al receptorului poate obține semnalul din mediul de transmisie și poate converti și reduce frecvența la frecvența de bază.
Transmițătorul are două obiective principale de proiectare a PCB: primul este că trebuie să transmită o putere specifică în timp ce consumă cea mai mică putere posibilă. Al doilea este că nu pot interfera cu funcționarea normală a transceiver -urilor pe canalele adiacente. În ceea ce privește receptorul, există trei obiective principale de proiectare a PCB: în primul rând, trebuie să restabilească cu exactitate semnale mici; În al doilea rând, trebuie să poată elimina semnalele interferente în afara canalului dorit; Și în cele din urmă, la fel ca emițătorul, trebuie să consume puterea foarte mică.

Semnal de interferență mare al simulării circuitului de frecvență radio

Receptorul trebuie să fie foarte sensibil la semnalele mici, chiar și atunci când există semnale mari de interferență (obstrucții). Această situație apare atunci când încercați să primiți un semnal de transmisie slab sau pe distanțe lungi, iar un emițător puternic în apropiere este difuzat într-un canal adiacent. Semnalul de interferență poate fi cu 60 până la 70 dB mai mare decât semnalul așteptat și poate fi acoperit într -o cantitate mare în faza de intrare a receptorului, sau receptorul poate genera zgomot excesiv în faza de intrare pentru a bloca recepția semnalelor normale. Dacă receptorul este condus într-o regiune neliniară de sursa de interferență în timpul etapei de intrare, vor apărea două probleme de mai sus. Pentru a evita aceste probleme, capătul frontal al receptorului trebuie să fie foarte liniar.
Prin urmare, „liniaritatea” este, de asemenea, o considerație importantă în proiectarea PCB a receptorului. Deoarece receptorul este un circuit cu bandă îngustă, neliniaritatea este măsurată prin măsurarea „distorsiunii intermodulării”. Aceasta implică utilizarea a două unde sinusoidale sau a undelor cosiniste cu frecvențe similare și localizate în banda centrală pentru a conduce semnalul de intrare, apoi măsurarea produsului intermodulării sale. În general, Spice este un software de simulare consumatoare de timp și intensiv în costuri, deoarece trebuie să efectueze multe calcule de buclă pentru a obține rezoluția de frecvență necesară pentru a înțelege distorsionarea.

Semnal mic așteptat în simularea circuitului RF

Receptorul trebuie să fie foarte sensibil pentru a detecta semnale mici de intrare. În general, puterea de intrare a receptorului poate fi la fel de mică ca 1 μV. Sensibilitatea receptorului este limitată de zgomotul generat de circuitul său de intrare. Prin urmare, zgomotul este o considerație importantă în proiectarea PCB a receptorului. Mai mult, este indispensabilă capacitatea de a prezice zgomotul cu instrumente de simulare. Figura 1 este un receptor tipic de superheterodină. Semnalul primit este filtrat mai întâi, iar apoi semnalul de intrare este amplificat de un amplificator de zgomot redus (LNA). Apoi utilizați primul oscilator local (LO) pentru a se amesteca cu acest semnal pentru a converti acest semnal într -o frecvență intermediară (IF). Performanța de zgomot a circuitului front-end depinde în principal de LNA, mixer și LO. Deși analiza tradițională a zgomotului condimentului poate găsi zgomotul LNA, este inutil pentru mixer și LO, deoarece zgomotul din aceste blocuri va fi grav afectat de semnalul LO mare.
Un semnal de intrare mic necesită receptorului să aibă o funcție de amplificare excelentă și, de obicei, necesită un câștig de 120 dB. Cu un câștig atât de mare, orice semnal cuplat de la capătul de ieșire înapoi la capătul de intrare poate cauza probleme. Motivul important pentru utilizarea arhitecturii receptorului Superheterodyne este că poate distribui câștigul în mai multe frecvențe pentru a reduce șansa de cuplare. Acest lucru face, de asemenea, frecvența primului LO diferă de frecvența semnalului de intrare, ceea ce poate împiedica semnalele mari de interferență să fie „contaminate” la semnale mici de intrare.
Din diferite motive, în unele sisteme de comunicații wireless, conversia directă sau arhitectura homodiei pot înlocui arhitectura superheterodiei. În această arhitectură, semnalul de intrare RF este transformat direct în frecvența fundamentală într -o singură etapă. Prin urmare, cea mai mare parte a câștigului este în frecvența fundamentală, iar frecvența LO și semnalul de intrare este aceeași. În acest caz, trebuie înțeleasă influența unei cantități mici de cuplare și trebuie stabilit un model detaliat al „calea semnalului rătăcit”, cum ar fi: cuplarea prin substrat, pinii de pachete și fire de legătură (fir de legătură) între cuplare și cuplaj prin linia electrică.

Interferență adiacentă a canalului în simularea circuitului de frecvență radio

De asemenea, distorsiunea joacă un rol important în emițător. Neliniaritatea generată de emițătorul din circuitul de ieșire poate răspândi lățimea de bandă a semnalului transmis pe canale adiacente. Acest fenomen se numește „regenerare spectrală”. Înainte ca semnalul să ajungă la amplificatorul de putere al emițătorului (PA), lățimea de bandă este limitată; Dar „distorsionarea intermodulării” în PA va determina creșterea din nou lățimea de bandă. Dacă lățimea de bandă este crescută prea mult, emițătorul nu va putea îndeplini cerințele de putere ale canalelor sale adiacente. Atunci când transmitem semnale modulate digital, de fapt, condimentul nu poate fi utilizat pentru a prezice creșterea suplimentară a spectrului. Deoarece transmiterea a aproximativ 1.000 de simboluri (simbol) trebuie simulată pentru a obține un spectru reprezentativ, iar undele purtător de înaltă frecvență trebuie să fie combinate, ceea ce va face ca analiza tranzitorie a condimentului să fie imposibilă.