Aquest article explica les 4 característiques bàsiques dels circuits de RF des de quatre aspectes: interfície de RF, senyal esperat petit, senyal d'interferència gran i interferències de canals adjacents, i dóna factors importants que necessiten una atenció especial en el procés de disseny de PCB.
Simulació del circuit de RF de la interfície de RF
Transmissor i receptor sense fil en el concepte, es poden dividir en dues parts de la freqüència fonamental i la freqüència de ràdio.La freqüència fonamental conté el rang de freqüència del senyal d'entrada del transmissor i el rang de freqüència del senyal de sortida del receptor.L'amplada de banda de la freqüència fonamental determina la velocitat bàsica a la qual les dades poden fluir al sistema.La freqüència fonamental s'utilitza per millorar la fiabilitat del flux de dades i reduir la càrrega imposada pel transmissor al mitjà de transmissió a una velocitat de dades determinada.Per tant, el disseny de PCB del circuit de freqüència fonamental requereix un ampli coneixement de l'enginyeria de processament del senyal.El circuit de RF del transmissor converteix i augmenta el nivell del senyal de freqüència fonamental processat a un canal específic i injecta aquest senyal al mitjà de transmissió.Per contra, el circuit de RF del receptor adquireix el senyal dels mitjans de transmissió i el converteix i redueix a la freqüència fonamental.
Els transmissors tenen dos objectius principals de disseny de PCB: el primer és que han de transmetre una quantitat específica d'energia mentre consumeixen la menor quantitat d'energia possible.El segon és que no poden interferir amb el funcionament normal del transceptor en canals adjacents.Pel que fa al receptor, hi ha tres objectius principals de disseny de PCB: primer, han de restaurar amb precisió els senyals petits;segon, han de ser capaços d'eliminar els senyals d'interferència fora del canal desitjat;l'últim punt és el mateix que l'emissor, han de consumir molt poca energia.
Simulació de circuits de RF de grans senyals interferents
Els receptors han de ser sensibles als senyals petits, fins i tot quan hi ha grans senyals interferents (bloquejadors).Aquesta situació es produeix quan s'intenta rebre un senyal de transmissió feble o llunyà amb un transmissor potent que emet al canal adjacent proper.El senyal d'interferència pot ser de 60 a 70 dB més gran que el senyal esperat i pot bloquejar la recepció del senyal normal en la fase d'entrada del receptor amb una gran quantitat de cobertura o fent que el receptor generi una quantitat excessiva de soroll en el receptor. fase d'entrada.Aquests dos problemes esmentats anteriorment poden ocórrer si el receptor, en l'etapa d'entrada, és conduït a la regió de no linealitat per la font d'interferència.Per evitar aquests problemes, l'extrem frontal del receptor ha de ser molt lineal.
Per tant, la "linealitat" també és una consideració important a l'hora de dissenyar la PCB del receptor.Com que el receptor és un circuit de banda estreta, la no linealitat és mesurar la "distorsió d'intermodulació (distorsió d'intermodulació)" a les estadístiques.Això implica utilitzar dues ones sinusoïdals o cosinuses de freqüència similar i situades a la banda central (en banda) per conduir el senyal d'entrada i després mesurar el producte de la seva distorsió d'intermodulació.En general, SPICE és un programari de simulació costós i que requereix molt de temps perquè ha de realitzar molts cicles abans de poder obtenir la resolució de freqüència desitjada per entendre la distorsió.
Simulació del circuit de RF del petit senyal desitjat
El receptor ha de ser molt sensible per detectar petits senyals d'entrada.En general, la potència d'entrada del receptor pot ser tan petit com 1 μV.la sensibilitat del receptor està limitada pel soroll generat pel seu circuit d'entrada.Per tant, el soroll és una consideració important a l'hora de dissenyar un receptor per a PCB.A més, és essencial tenir la capacitat de predir el soroll amb eines de simulació.La figura 1 és un típic receptor superheterodí (superheterodí).Primer es filtra el senyal rebut i després s'amplifica el senyal d'entrada amb un amplificador de baix soroll (LNA).A continuació, s'utilitza el primer oscil·lador local (LO) per barrejar-se amb aquest senyal per convertir aquest senyal en freqüència intermèdia (IF).L'efectivitat del soroll del circuit frontal (front-end) depèn principalment del LNA, el mesclador (mesclador) i el LO.tot i que l'ús de l'anàlisi de soroll SPICE convencional, podeu buscar el soroll LNA, però per al mesclador i LO, no serveix de res, perquè el soroll en aquests blocs, serà un senyal LO molt gran afectat seriosament.
El petit senyal d'entrada requereix que el receptor estigui extremadament amplificat, normalment requerint un guany de fins a 120 dB.Amb un guany tan elevat, qualsevol senyal acoblat de la sortida (parelles) a l'entrada pot crear problemes.La raó important per utilitzar l'arquitectura del receptor súper atípic és que permet que el guany es distribueixi en diverses freqüències per reduir la possibilitat d'acoblament.Això també fa que la primera freqüència LO sigui diferent de la freqüència del senyal d'entrada, pot evitar la "contaminació" del senyal d'interferència gran al senyal d'entrada petit.
Per diferents motius, en alguns sistemes de comunicació sense fil, la conversió directa (conversió directa) o l'arquitectura diferencial interna (homodina) poden substituir l'arquitectura diferencial ultra-exterior.En aquesta arquitectura, el senyal d'entrada de RF es converteix directament a la freqüència fonamental en un sol pas, de manera que la major part del guany es troba a la freqüència fonamental i el LO està a la mateixa freqüència que el senyal d'entrada.En aquest cas, s'ha d'entendre l'impacte d'una petita quantitat d'acoblament i s'ha d'establir un model detallat del "camí del senyal perdut", com ara: acoblament a través del substrat, acoblament entre la petjada del paquet i la línia de soldadura (fil de soldadura) , i acoblament a través de l'acoblament de la línia elèctrica.
Simulació de circuits de RF d'interferències de canals adjacents
La distorsió també té un paper important en el transmissor.La no linealitat generada pel transmissor al circuit de sortida pot provocar que l'amplada de freqüència del senyal transmès s'escampi pels canals adjacents.Aquest fenomen s'anomena "recreixement espectral".Abans que el senyal arribi a l'amplificador de potència (PA) del transmissor, el seu ample de banda està limitat;tanmateix, la "distorsió d'intermodulació" al PA fa que l'ample de banda torni a augmentar.Si l'amplada de banda augmenta massa, el transmissor no podrà satisfer els requisits d'alimentació dels seus canals veïns.Quan es transmet un senyal de modulació digital, és pràcticament impossible predir el recreixement de l'espectre amb SPICE.Com que s'han de simular uns 1000 símbols digitals (símbol) de l'operació de transmissió per obtenir un espectre representatiu, i també necessiten combinar la portadora d'alta freqüència, això farà que l'anàlisi de transitori SPICE sigui poc pràctic.
Hora de publicació: 31-mar-2022