Burada, radyo frekansı devrelerinin dört temel özelliği dört yönden yorumlanacaktır: radyo frekansı arayüzü, küçük istenen sinyal, büyük girişim sinyali ve bitişik kanal girişim ve PCB tasarım sürecinde özel dikkat gerektiren önemli faktörler verilmiştir.
Radyo frekansı devresi simülasyonunun radyo frekansı arayüzü
Kablosuz verici ve alıcı kavramsal olarak iki parçaya ayrılır: taban frekansı ve radyo frekansı. Temel frekans, vericinin giriş sinyalinin frekans aralığını ve alıcının çıkış sinyalinin frekans aralığını içerir. Temel frekansın bant genişliği, sistemde verilerin akabileceği temel oranı belirler. Temel frekansı, veri akışının güvenilirliğini artırmak ve transmisyon ortamı üzerinden belirli bir veri iletim oranı altında verici tarafından uygulanan yükü azaltmak için kullanılır. Bu nedenle, bir PCB'de temel bir frekans devresi tasarlarken çok sayıda sinyal işleme mühendisliği bilgisi gereklidir. Vericinin radyo frekans devresi, işlenmiş taban bandı sinyalini belirlenen bir kanala dönüştürebilir ve yukarı dönüştürebilir ve bu sinyali iletim ortamına enjekte edebilir. Aksine, alıcının radyo frekans devresi, iletim ortamından sinyal alabilir ve frekansı baz frekansına dönüştürebilir ve azaltabilir.
Vericinin iki ana PCB tasarım hedefi vardır: birincisi, mümkün olan en az gücü tüketirken belirli bir gücü iletmeleri gerektiğidir. İkincisi, bitişik kanallardaki alıcı -vericilerin normal çalışmasına müdahale edememeleridir. Alıcı söz konusu olduğunda, üç ana PCB tasarım hedefi vardır: birincisi, küçük sinyalleri doğru bir şekilde geri yüklemelidir; İkincisi, istenen kanalın dışındaki müdahale sinyallerini kaldırabilmelidirler; Ve son olarak, verici gibi, gücü çok küçük tüketmelidirler.
Radyo frekansı devresi simülasyonunun büyük parazit sinyali
Alıcı, büyük parazit sinyalleri (engeller) olsa bile küçük sinyallere çok duyarlı olmalıdır. Bu durum, zayıf veya uzun mesafeli bir iletim sinyali almaya çalışırken meydana gelir ve yakındaki güçlü bir verici bitişik bir kanalda yayınlanmaktadır. Müdahale eden sinyal beklenen sinyalden 60 ila 70 dB daha büyük olabilir ve alıcının giriş fazı sırasında büyük miktarda kaplanabilir veya alıcı normal sinyallerin alımını engellemek için giriş fazı sırasında aşırı gürültü oluşturabilir. Alıcı, giriş aşaması sırasında parazit kaynağı tarafından doğrusal olmayan bir bölgeye sürülürse, yukarıdaki iki sorun oluşacaktır. Bu sorunlardan kaçınmak için, alıcının ön ucu çok doğrusal olmalıdır.
Bu nedenle, “doğrusallık”, alıcının PCB tasarımında da önemli bir husustur. Alıcı bir dar bant devresi olduğundan, doğrusal olmama “intermodülasyon bozulması” ölçülmesiyle ölçülür. Bu, benzer frekanslara sahip iki sinüs dalgası veya kosinüs dalgasının kullanılmasını içerir ve giriş sinyalini sürmek için orta bantta bulunur ve daha sonra intermodülasyonunun ürününü ölçmeyi içerir. Genel olarak konuşursak, Spice zaman alıcı ve maliyet yoğun bir simülasyon yazılımıdır, çünkü bozulmayı anlamak için gerekli frekans çözünürlüğünü elde etmek için birçok döngü hesaplaması yapması gerekir.
RF devre simülasyonunda küçük beklenen sinyal
Alıcı, küçük giriş sinyallerini tespit etmek için çok hassas olmalıdır. Genel olarak, alıcının giriş gücü 1 μV kadar küçük olabilir. Alıcının hassasiyeti, giriş devresi tarafından üretilen gürültü ile sınırlıdır. Bu nedenle, alıcının PCB tasarımında gürültü önemli bir husustur. Ayrıca, simülasyon araçlarıyla gürültüyü tahmin etme yeteneği vazgeçilmezdir. Şekil 1, tipik bir süperiserodin alıcısıdır. Alınan sinyal önce süzülür ve daha sonra giriş sinyali düşük gürültü amplifikatörü (LNA) ile amplifiye edilir. Ardından, bu sinyali bir ara frekansa (IF) dönüştürmek için bu sinyali karıştırmak için ilk lokal osilatör (LO) kullanın. Ön uç devrenin gürültü performansı esas olarak LNA, mikser ve LO'ya bağlıdır. Geleneksel baharat gürültü analizi LNA'nın gürültüsünü bulabilse de, mikser ve LO için işe yaramaz, çünkü bu bloklardaki gürültü büyük LO sinyalinden ciddi şekilde etkilenecektir.
Küçük bir giriş sinyali, alıcının büyük bir amplifikasyon fonksiyonuna sahip olmasını gerektirir ve genellikle 120 dB'lik bir kazanç gerektirir. Bu kadar yüksek bir kazançla, çıkış ucundan geri giriş ucuna bağlı herhangi bir sinyal problemlere neden olabilir. Superheterodin alıcı mimarisini kullanmanın önemli nedeni, birleştirme şansını azaltmak için kazancı çeşitli frekanslarda dağıtabilmesidir. Bu aynı zamanda ilk LO frekansını, büyük parazit sinyallerinin “kontamine” olmasını önleyebilen giriş sinyalinin frekansından farklı hale getirir.
Farklı nedenlerden dolayı, bazı kablosuz iletişim sistemlerinde, doğrudan dönüşüm veya homodin mimarisi Superheterodin mimarisinin yerini alabilir. Bu mimaride, RF giriş sinyali tek bir adımda doğrudan temel frekansa dönüştürülür. Bu nedenle, kazançın çoğu temel frekansta ve LO ve giriş sinyalinin frekansı aynı. Bu durumda, az miktarda bir kuplajın etkisi anlaşılmalıdır ve “başıboş sinyal yolu” nun ayrıntılı bir modeli oluşturulmalıdır, örneğin: substrat boyunca birleştirme, paket pimleri ve birleştirme arasındaki bağlanma kabloları (bondwire) ve birleştirme güç hattından.
Radyo frekansı devresi simülasyonunda bitişik kanal paraziti
Bozulma ayrıca vericide önemli bir rol oynar. Verici tarafından çıkış devresinde üretilen doğrusal olmama, iletilen sinyalin bant genişliğini bitişik kanallara yayabilir. Bu fenomene “spektral yeniden büyüme” denir. Sinyal vericinin güç amplifikatörüne (PA) ulaşmadan önce bant genişliği sınırlıdır; Ancak PA'daki “intermodülasyon bozulması” bant genişliğinin tekrar artmasına neden olacaktır. Bant genişliği çok fazla artırılırsa, verici bitişik kanallarının güç gereksinimlerini karşılayamaz. Dijital olarak modüle edilmiş sinyalleri iletirken, aslında spektrumun daha fazla büyümesini tahmin etmek için baharat kullanılamaz. Temsilci bir spektrum elde etmek için yaklaşık 1000 sembolün (sembol) iletimi (sembol) simüle edilmeli ve yüksek frekanslı taşıyıcı dalgaları birleştirilmelidir, bu da baharat geçici analizini pratik hale getirecektir.