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

Interfață de radiofrecvență a simulării circuitului de radiofrecvență

Transmițătorul și receptorul fără fir sunt împărțiți conceptual în două părți: frecvența de bază și frecvența radio. Frecvența fundamentală include domeniul de frecvență al semnalului de intrare al emițătorului și domeniul de frecvență al semnalului de ieșire al receptorului. Lățimea de bandă a frecvenței fundamentale determină rata fundamentală la care datele pot circula în sistem. Frecvența de bază este utilizată pentru a îmbunătăți fiabilitatea fluxului de date și pentru a reduce sarcina impusă de transmițător asupra mediului de transmisie la o anumită rată de transmisie a datelor. Prin urmare, sunt necesare multe cunoștințe de inginerie de procesare a semnalului atunci când se proiectează un circuit de frecvență fundamentală pe un PCB. Circuitul de radiofrecvență al transmițătorului poate converti și converti semnalul în bandă de bază procesat într-un canal desemnat și poate injecta acest semnal în mediul de transmisie. Dimpotrivă, circuitul de radiofrecvență 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 anumită putere în timp ce consumă cea mai mică putere posibilă. Al doilea este că nu pot interfera cu funcționarea normală a transceiver-urilor din canalele adiacente. În ceea ce privește receptorul, există trei obiective principale de proiectare a PCB: în primul rând, trebuie să restabilească cu precizie semnalele mici; în al doilea rând, trebuie să poată elimina semnalele interferente în afara canalului dorit; și în sfârșit, ca și emițătorul, trebuie să consume energie Foarte mic.

Semnal mare de interferență de simulare a circuitului de radiofrecvență

Receptorul trebuie să fie foarte sensibil la semnalele mici, chiar și atunci când există semnale de interferență mari (obstacole). Această situație apare atunci când încercați să primiți un semnal de transmisie slab sau pe distanțe lungi, iar un transmițător puternic din apropiere emite pe 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 timpul fazei de intrare a receptorului, sau receptorul poate genera zgomot excesiv în timpul fazei 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 cele 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, un aspect important în proiectarea PCB-ului receptorului. Deoarece receptorul este un circuit în bandă îngustă, neliniaritatea este măsurată prin măsurarea „distorsiunii de intermodulație”. Aceasta implică utilizarea a două unde sinusoidale sau unde cosinus cu frecvențe similare și situate în banda centrală pentru a conduce semnalul de intrare și apoi măsurarea produsului intermodulării acestuia. În general, SPICE este un software de simulare consumator de timp și costisitor, deoarece trebuie să efectueze multe calcule de buclă pentru a obține rezoluția de frecvență necesară pentru a înțelege distorsiunea.

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 de până la 1 μV. Sensibilitatea receptorului este limitată de zgomotul generat de circuitul său de intrare. Prin urmare, zgomotul este un aspect important în designul PCB al receptorului. Mai mult, abilitatea de a prezice zgomotul cu instrumente de simulare este indispensabilă. Figura 1 este un receptor tipic superheterodin. Semnalul primit este filtrat mai întâi, iar apoi semnalul de intrare este amplificat de un amplificator cu zgomot redus (LNA). Apoi utilizați primul oscilator local (LO) pentru a amesteca 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 de zgomot SPICE poate găsi zgomotul LNA, este inutil pentru mixer și LO, deoarece zgomotul din aceste blocuri va fi serios afectat de semnalul mare LO.
Un semnal mic de intrare necesită ca receptorul 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 superheterodin este că poate distribui câștigul în mai multe frecvențe pentru a reduce șansa de cuplare. Acest lucru face, de asemenea, ca frecvența primului LO să difere de frecvența semnalului de intrare, ceea ce poate împiedica „contaminarea” semnalelor de interferență mari cu semnale de intrare mici.
Din diferite motive, în unele sisteme de comunicații fără fir, conversia directă sau arhitectura omodină poate înlocui arhitectura superheterodină. În această arhitectură, semnalul de intrare RF este convertit direct la frecvența fundamentală într-un singur pas. Prin urmare, cea mai mare parte a câștigului este în frecvența fundamentală, iar frecvența LO și a semnalului de intrare este aceeași. În acest caz, trebuie înțeleasă influența unei cantități mici de cuplare și trebuie stabilit un model detaliat al „căii semnalului rătăcit”, cum ar fi: cuplarea prin substrat, pinii pachetului și firele de legătură (Bondwire) între cuplarea, iar cuplarea prin linia electrică.

Interferența canalului adiacent în simularea circuitului de frecvență radio

Distorsiunea joacă, de asemenea, un rol important în transmițător. Neliniaritatea generată de transmițător în circuitul de ieșire poate răspândi lățimea de bandă a semnalului transmis pe canalele adiacente. Acest fenomen se numește „recreștere spectrală”. Înainte ca semnalul să ajungă la amplificatorul de putere (PA) al emițătorului, lățimea de bandă a acestuia este limitată; dar „distorsiunea de intermodulație” din PA va face ca lățimea de bandă să crească din nou. Dacă lățimea de bandă crește prea mult, transmițătorul nu va putea îndeplini cerințele de putere ale canalelor adiacente. Atunci când se transmit semnale modulate digital, de fapt, SPICE nu poate fi folosit pentru a prezice creșterea în continuare a spectrului. Deoarece transmiterea a aproximativ 1.000 de simboluri (simbol) trebuie simulată pentru a obține un spectru reprezentativ, iar undele purtătoare de înaltă frecvență trebuie combinate, ceea ce va face analiza tranzitorie SPICE nepractică.