Štiri osnovne značilnosti PCB RF vezja

Tu bodo štiri osnovne značilnosti radiofrekvenčnih vezij razlagali iz štirih vidikov: radiofrekvenčni vmesnik, majhen želeni signal, velik interferenčni signal in sosednji kanalni motnje ter pomembni dejavniki, ki potrebujejo posebno pozornost v postopku načrtovanja PCB.

 

Radiofrekvenčni vmesnik simulacije radiofrekvenčnega vezja

Brezžični oddajnik in sprejemnik sta konceptualno razdeljena na dva dela: osnovna frekvenca in radijska frekvenca. Temeljna frekvenca vključuje frekvenčno območje vhodnega signala oddajnika in frekvenčno območje izhodnega signala sprejemnika. Pasovna širina temeljne frekvence določa temeljno hitrost, s katero lahko podatki tečejo v sistemu. Osnovna frekvenca se uporablja za izboljšanje zanesljivosti podatkovnega toka in zmanjšanje obremenitve, ki ga oddajnik naloži na prenosni medij pod določeno hitrostjo prenosa podatkov. Zato je pri načrtovanju temeljnega frekvenčnega vezja na PCB potrebno veliko inženirskega znanja o obdelavi signalov. Radio frekvenčni vezje oddajnika lahko pretvori in pretvori pretvornega signala obdelanega osnovnega pasu v določen kanal in ta signal vbrizga v prenosni medij. Nasprotno, radiofrekvenčni vezje sprejemnika lahko dobi signal iz prenosnika in pretvori in zmanjša frekvenco v osnovno frekvenco.
Oddajnik ima dva glavna cilja oblikovanja PCB: Prvi je, da morajo prenos določene moči, hkrati pa porabiti najmanj možne moči. Drugo je, da ne morejo posegati v normalno delovanje oddajnikov v sosednjih kanalih. Kar se tiče sprejemnika, obstajajo trije glavni cilji oblikovanja PCB: Najprej morajo natančno obnoviti majhne signale; drugič, morajo biti sposobni odstraniti moteče signale zunaj želenega kanala; In nazadnje morajo, tako kot oddajnik, porabiti moč zelo majhno.

Signal velikega motenj simulacije radiofrekvenčnega vezja

Sprejemnik mora biti zelo občutljiv na majhne signale, tudi če obstajajo veliki moten signali (ovire). Ta situacija se zgodi, ko poskušate sprejeti šibek ali dolge razdalje, in v sosednjem kanalu oddaja močan oddajnik v bližini. Moteči signal je lahko od 60 do 70 dB večji od pričakovanega signala in je lahko v vhodni fazi sprejemnika zajet v veliko količino ali pa lahko sprejemnik med vhodno fazo ustvari prekomerni hrup, da blokira sprejem običajnih signalov. Če se sprejemnik med vhodno fazo poganja v nelinearno območje z virom motenj, se zgodita zgornja dva težava. Da bi se izognili tem težavam, mora biti sprednji konec sprejemnika zelo linearni.
Zato je "linearnost" tudi pomemben dejavnik pri načrtovanju PCB sprejemnika. Ker je sprejemnik ozko vezje, se nelinearnost meri z merjenjem „intermodulacijskega popačenja“. To vključuje uporabo dveh sinusnih valov ali kosinusnih valov s podobnimi frekvencami in nameščeno v sredinskem pasu za pogon vhodnega signala in nato merjenje produkta njegove intermodulacije. Na splošno je SPICE zamudna in stroškovno intenzivna simulacijska programska oprema, saj mora izvesti številne izračune zanke, da dobite zahtevano ločljivost frekvence za razumevanje popačenja.

 

Majhen pričakovani signal v simulaciji RF vezja

 

Sprejemnik mora biti zelo občutljiv za zaznavanje majhnih vhodnih signalov. Na splošno je vhodna moč sprejemnika lahko majhna kot 1 μV. Občutljivost sprejemnika je omejena s hrupom, ki ga ustvari vhodni vezje. Zato je hrup pomemben dejavnik pri načrtovanju PCB sprejemnika. Poleg tega je sposobnost napovedovanja hrupa s simulacijskimi orodji nepogrešljiva. Slika 1 je tipičen superherodinski sprejemnik. Prejeto signal se najprej filtrira, nato pa vhodni signal ojača z nizkim ojačevalnikom hrupa (LNA). Nato uporabite prvi lokalni oscilator (LO), da mešate s tem signalom, da ta signal pretvorite v vmesno frekvenco (if). Učinkovitost hrupa sprednjega vezja je odvisna predvsem od LNA, mešalnika in LO. Čeprav tradicionalna analiza hrupa začimb lahko najde hrup LNA, je za mešalnik in LO neuporabna, ker bo na hrup v teh blokih resno vplival velik signal LO.
Majhen vhodni signal zahteva, da ima sprejemnik odlično funkcijo ojačanja in običajno zahteva dobiček 120 dB. S tako visokim dobičkom lahko vsak signal, povezan od izhodnega konca nazaj do vhodnega konca, povzroči težave. Pomemben razlog za uporabo arhitekture sprejemnika Superheterodyne je, da lahko dobiček porazdeli v več frekvencah, da zmanjša možnost spajanja. Zaradi tega se frekvenca prvega LO razlikuje od frekvence vhodnega signala, kar lahko prepreči, da bi bili veliki interferenčni signali "onesnaženi" na majhne vhodne signale.
Iz različnih razlogov lahko v nekaterih brezžičnih komunikacijskih sistemih neposredna pretvorba ali homodinska arhitektura nadomesti arhitekturo superheterodina. V tej arhitekturi se vhodni signal RF neposredno pretvori v temeljno frekvenco v enem koraku. Zato je večina dobička v temeljni frekvenci, pogostost LO in vhodni signal pa je enaka. V tem primeru je treba razumeti vpliv majhne količine sklopke in vzpostaviti je treba podroben model "potepuške signalne poti", kot so: povezovanje skozi substrat, paketne zatiče in vezave žice (Bondwire) med sklopko in sklopko po daljnovodi.

 

Sosed

 

Popačenje ima tudi pomembno vlogo pri oddajniku. Nelinearnost, ki jo ustvari oddajnik v izhodnem vezju, lahko širi pasovno širino prenosnega signala v sosednjih kanalih. Ta pojav se imenuje "spektralna rasti". Preden signal doseže ojačevalnik moči oddajnika (PA), je njegova pasovna širina omejena; Toda "intermodulacijsko popačenje" v PA bo povzročil ponovno povečanje pasovne širine. Če se pasovna širina preveč poveča, oddajnik ne bo mogel izpolnjevati potreb po moči svojih sosednjih kanalov. Pri oddajanju digitalno moduliranih signalov v resnici začimbe ni mogoče uporabiti za napovedovanje nadaljnje rasti spektra. Ker je treba prenos približno 1.000 simbolov (simbola) simulirati, da dobimo reprezentativni spekter, in je treba kombinirati visokofrekvenčne valove nosilcev, zaradi česar bo začimba prehodna analiza nepraktična.