Тут чотири основні характеристики радіочастотних ланцюгів будуть інтерпретовані з чотирьох аспектів: радіочастотний інтерфейс, малий потрібний сигнал, великий сигнал перешкод і перешкоди суміжного каналу, а також важливі фактори, які потребують особливої ​​уваги в процесі проектування друкованої плати.

Радіочастотний інтерфейс моделювання радіочастотного кола

Бездротовий передавач і приймач концептуально поділяються на дві частини: базову частоту та радіочастоту. Основна частота включає діапазон частот вхідного сигналу передавача і діапазон частот вихідного сигналу приймача. Пропускна здатність основної частоти визначає основну швидкість, з якою дані можуть протікати в системі. Базова частота використовується для підвищення надійності потоку даних і зменшення навантаження передавача на середовище передачі за певної швидкості передачі даних. Таким чином, при розробці схеми основної частоти на друкованій платі потрібні багато інженерних знань з обробки сигналів. Радіочастотна схема передавача може перетворювати та перетворювати оброблений базовий сигнал у призначений канал і вводити цей сигнал у середовище передачі. Навпаки, радіочастотна схема приймача може отримати сигнал із середовища передачі, а також перетворити та зменшити частоту до базової частоти.
Передавач має дві основні цілі дизайну друкованої плати: перша полягає в тому, що вони повинні передавати певну потужність, споживаючи при цьому найменшу можливу потужність. По-друге, вони не можуть заважати нормальній роботі трансиверів у сусідніх каналах. Що стосується приймача, то є три головні цілі проектування друкованої плати: по-перше, вони повинні точно відновлювати невеликі сигнали; по-друге, вони повинні мати можливість видаляти заважаючі сигнали за межами потрібного каналу; і останнє, як і передавач, вони повинні споживати дуже малу потужність.

Великий сигнал перешкод моделювання радіочастотного кола

Приймач має бути дуже чутливим до малих сигналів, навіть якщо є великі сигнали перешкод (перешкоди). Така ситуація виникає при спробі прийняти слабкий або далекий сигнал передачі, а потужний передавач поблизу веде трансляцію на сусідньому каналі. Сигнал перешкод може бути на 60-70 дБ більшим, ніж очікуваний сигнал, і він може покриватися у великій кількості під час вхідної фази приймача, або приймач може генерувати надмірний шум під час вхідної фази, щоб блокувати прийом нормальних сигналів. . Якщо приймач потрапляє в нелінійну область джерелом перешкод під час вхідного етапу, виникнуть дві вищезгадані проблеми. Щоб уникнути цих проблем, передній кінець приймача повинен бути дуже лінійним.
Таким чином, «лінійність» також є важливим фактором у конструкції друкованої плати приймача. Оскільки приймач є вузькосмуговим контуром, нелінійність вимірюється шляхом вимірювання «інтермодуляційних спотворень». Це передбачає використання двох синусоїдальних або косинусних хвиль із однаковими частотами, розташованих у центральній смузі, для управління вхідним сигналом, а потім вимірювання продукту його інтермодуляції. Загалом, SPICE — це трудомістке та коштоємне програмне забезпечення для моделювання, оскільки воно має виконувати багато циклічних обчислень, щоб отримати необхідну частотну роздільну здатність для розуміння спотворення.

Малий очікуваний сигнал у моделюванні радіочастотної схеми

Приймач має бути дуже чутливим, щоб виявити невеликі вхідні сигнали. Взагалі кажучи, вхідна потужність приймача може становити всього 1 мкВ. Чутливість приймача обмежена шумом, створюваним його вхідним контуром. Тому шум є важливим фактором у конструкції друкованої плати приймача. Крім того, незамінною є здатність передбачати шум за допомогою інструментів моделювання. На малюнку 1 представлений типовий супергетеродинний приймач. Отриманий сигнал спочатку фільтрується, а потім вхідний сигнал посилюється малошумним підсилювачем (LNA). Потім використовуйте перший гетеродин (LO) для змішування з цим сигналом, щоб перетворити цей сигнал у проміжну частоту (IF). Шумова продуктивність передньої схеми в основному залежить від МШУ, змішувача та гетеродина. Хоча традиційний аналіз шуму SPICE може виявити шум МШУ, він марний для змішувача та гетеродина, оскільки на шум у цих блоках серйозно вплине великий сигнал гетеродина.
Невеликий вхідний сигнал вимагає, щоб приймач мав високу функцію підсилення, і зазвичай потрібно посилення 120 дБ. З таким високим підсиленням будь-який сигнал, що передається від вихідного кінця назад до вхідного, може спричинити проблеми. Важливою причиною використання архітектури супергетеродинного приймача є те, що він може розподіляти підсилення на кількох частотах, щоб зменшити ймовірність зчеплення. Це також робить частоту першого гетеродина відмінною від частоти вхідного сигналу, що може запобігти «забрудненню» великих сигналів перешкод малими вхідними сигналами.
З різних причин у деяких системах бездротового зв’язку супергетеродинну архітектуру може замінити пряме перетворення або гомодинна архітектура. У цій архітектурі вхідний радіочастотний сигнал безпосередньо перетворюється на основну частоту за один крок. Таким чином, більша частина посилення припадає на основну частоту, а частота гетеродина та вхідного сигналу однакові. У цьому випадку слід розуміти вплив невеликого зв’язку та створити детальну модель «шляху блукаючого сигналу», наприклад: зв’язок через підкладку, штифти упаковки та з’єднувальні дроти (Bondwire) між з’єднання та з’єднання через лінію електропередачі.

Перешкоди суміжного каналу в моделюванні радіочастотного кола

Спотворення також відіграють важливу роль у передавачі. Нелінійність, що генерується передавачем у вихідному ланцюзі, може поширити смугу пропускання переданого сигналу в сусідніх каналах. Це явище називається «спектральним відростанням». До того, як сигнал досягне підсилювача потужності (ПМ) передавача, його смуга пропускання обмежена; але «інтермодуляційне спотворення» в PA призведе до збільшення смуги пропускання знову. Якщо пропускна здатність буде занадто збільшена, передавач не зможе задовольнити вимоги до потужності сусідніх каналів. При передачі сигналів з цифровою модуляцією SPICE фактично не може бути використаний для прогнозування подальшого зростання спектру. Оскільки передача приблизно 1000 символів (символів) повинна бути змодельована для отримання репрезентативного спектру, а високочастотні несучі хвилі повинні бути об’єднані, що зробить аналіз перехідних процесів SPICE непрактичним.