Här kommer de fyra grundläggande egenskaperna hos radiofrekvenskretsar att tolkas från fyra aspekter: radiofrekvensgränssnitt, liten önskad signal, stor störsignal och intilliggande kanalinterferens, och de viktiga faktorerna som behöver särskild uppmärksamhet i PCB-designprocessen ges.
Radiofrekvensgränssnitt för simulering av radiofrekvenskretsar
Den trådlösa sändaren och mottagaren är konceptuellt uppdelade i två delar: basfrekvens och radiofrekvens. Grundfrekvensen inkluderar frekvensområdet för sändarens insignal och frekvensområdet för mottagarens utsignal. Grundfrekvensens bandbredd bestämmer den fundamentala hastigheten med vilken data kan flöda i systemet. Basfrekvensen används för att förbättra tillförlitligheten hos dataströmmen och minska den belastning som sändaren pålägger överföringsmediet under en specifik dataöverföringshastighet. Därför krävs mycket kunskap om signalbehandlingsteknik när man designar en grundfrekvenskrets på ett PCB. Sändarens radiofrekvenskrets kan omvandla och uppkonvertera den behandlade basbandssignalen till en angiven kanal och injicera denna signal i överföringsmediet. Tvärtom kan mottagarens radiofrekvenskrets erhålla signalen från överföringsmediet och omvandla och minska frekvensen till basfrekvensen.
Sändaren har två huvudsakliga PCB-designmål: Det första är att de måste överföra en specifik effekt samtidigt som de förbrukar minsta möjliga effekt. Det andra är att de inte kan störa den normala driften av transceivrar i intilliggande kanaler. När det gäller mottagaren finns det tre huvudsakliga PCB-designmål: för det första måste de återställa små signaler korrekt; för det andra måste de kunna ta bort störande signaler utanför den önskade kanalen; och sist, liksom sändaren, måste de förbruka ström Mycket liten.
Stor interferenssignal för simulering av radiofrekvenskretsar
Mottagaren måste vara mycket känslig för små signaler, även när det finns stora störsignaler (hinder). Denna situation uppstår när man försöker ta emot en svag eller långdistanssändningssignal och en kraftfull sändare i närheten sänder i en intilliggande kanal. Den störande signalen kan vara 60 till 70 dB större än den förväntade signalen, och den kan täckas i en stor mängd under mottagarens ingångsfas, eller så kan mottagaren generera överdrivet brus under ingångsfasen för att blockera mottagningen av normala signaler . Om mottagaren drivs in i ett icke-linjärt område av interferenskällan under ingångssteget, kommer ovanstående två problem att uppstå. För att undvika dessa problem måste fronten av mottagaren vara mycket linjär.
Därför är "linjäritet" också en viktig faktor vid PCB-design av mottagaren. Eftersom mottagaren är en smalbandskrets, mäts olinjäriteten genom att mäta "intermodulationsdistorsion". Detta innebär att man använder två sinusvågor eller cosinusvågor med liknande frekvenser och placerade i mittbandet för att driva insignalen och sedan mäta produkten av dess intermodulation. Generellt sett är SPICE en tidskrävande och kostnadskrävande simuleringsprogramvara, eftersom den måste utföra många loopberäkningar för att få den erforderliga frekvensupplösningen för att förstå distorsionen.
Liten förväntad signal i RF-kretssimulering
Mottagaren måste vara mycket känslig för att upptäcka små insignaler. Generellt sett kan mottagarens ineffekt vara så liten som 1 μV. Mottagarens känslighet begränsas av bruset som genereras av dess ingångskrets. Därför är brus en viktig faktor i PCB-designen av mottagaren. Dessutom är förmågan att förutsäga buller med simuleringsverktyg oumbärlig. Figur 1 är en typisk superheterodynmottagare. Den mottagna signalen filtreras först och sedan förstärks insignalen av en lågbrusförstärkare (LNA). Använd sedan den första lokala oscillatorn (LO) för att blanda med denna signal för att omvandla denna signal till en mellanfrekvens (IF). Brusprestandan hos front-end-kretsen beror huvudsakligen på LNA, mixer och LO. Även om den traditionella SPICE-brusanalysen kan hitta bruset från LNA, är den värdelös för mixern och LO, eftersom bruset i dessa block kommer att påverkas allvarligt av den stora LO-signalen.
En liten insignal kräver att mottagaren har en bra förstärkningsfunktion, och kräver vanligtvis en förstärkning på 120 dB. Med en så hög förstärkning kan varje signal som kopplas från utgångsänden tillbaka till ingångsänden orsaka problem. Det viktiga skälet till att använda superheterodyne-mottagararkitekturen är att den kan fördela förstärkningen i flera frekvenser för att minska chansen för koppling. Detta gör också att frekvensen för det första LO:et skiljer sig från frekvensen för insignalen, vilket kan förhindra att stora störsignaler "förorenas" till små insignaler.
Av olika skäl, i vissa trådlösa kommunikationssystem, kan direktkonvertering eller homodynarkitektur ersätta superheterodynarkitektur. I denna arkitektur omvandlas RF-ingångssignalen direkt till grundfrekvensen i ett enda steg. Därför är det mesta av förstärkningen i grundfrekvensen, och frekvensen för LO och insignalen är densamma. I det här fallet måste inverkan av en liten mängd koppling förstås och en detaljerad modell av "strålningssignalvägen" måste upprättas, såsom: koppling genom substratet, förpackningsstift och bindningstrådar (bondwire) mellan koppling, och kopplingen genom kraftledningen.
Intilliggande kanalinterferens i radiofrekvenskretssimulering
Distorsion spelar också en viktig roll i sändaren. Den icke-linjäritet som genereras av sändaren i utgångskretsen kan sprida bandbredden för den sända signalen i intilliggande kanaler. Detta fenomen kallas "spektral återväxt". Innan signalen når sändarens effektförstärkare (PA) är dess bandbredd begränsad; men "intermodulationsdistorsionen" i PA kommer att få bandbredden att öka igen. Om bandbredden ökas för mycket kommer sändaren inte att kunna möta effektkraven för sina intilliggande kanaler. När man sänder digitalt modulerade signaler kan SPICE faktiskt inte användas för att förutsäga den fortsatta tillväxten av spektrumet. Eftersom överföringen av cirka 1 000 symboler (symbol) måste simuleras för att erhålla ett representativt spektrum, och högfrekventa bärvågor måste kombineras, vilket kommer att göra SPICE transientanalys opraktisk.