Acest articol explică cele 4 caracteristici de bază ale circuitelor RF din patru aspecte: interfață RF, semnal așteptat mic, semnal de interferență mare și interferență de la canalele adiacente și oferă factori importanți care necesită o atenție specială în procesul de proiectare a PCB-ului.
Simularea circuitului RF a interfeței RF
Transmițătorul și receptorul fără fir în concept, pot fi împărțiți în două părți ale frecvenței fundamentale și frecvenței radio.Frecvența fundamentală conține domeniul de frecvență al semnalului de intrare al emițătorului și domeniul de frecvență al semnalului de ieșire al receptorului.Lățimea de bandă a frecvenței fundamentale determină rata de bază la care datele pot circula în sistem.Frecvența fundamentală este utilizată pentru a îmbunătăți fiabilitatea fluxului de date și pentru a reduce sarcina impusă de transmițător asupra mediului de transmisie la o rată de date dată.Prin urmare, proiectarea PCB a circuitului de frecvență fundamentală necesită cunoștințe extinse de inginerie de procesare a semnalului.Circuitul RF al transmițătorului convertește și crește semnalul de frecvență fundamentală procesat la un canal specificat și injectează acest semnal în mediul de transmisie.În schimb, circuitul RF al receptorului preia semnalul de la mediul de transmisie și îl convertește și îl reduce la frecvența fundamentală.
Transmițătoarele au două obiective principale de proiectare a PCB: primul este că trebuie să transmită o anumită cantitate de putere, consumând în același timp cea mai mică cantitate de energie posibilă.Al doilea este că nu pot interfera cu funcționarea normală a transceiver-ului în canalele adiacente.În ceea ce privește receptorul, există trei obiective principale de proiectare a PCB: în primul rând, trebuie să restabilească cu precizie semnalele mici;în al doilea rând, trebuie să poată elimina semnalele de interferență în afara canalului dorit;ultimul punct este același cu emițătorul, trebuie să consume foarte puțină energie.
Simularea circuitului RF a semnalelor de interferență mari
Receptoarele trebuie să fie sensibile la semnalele mici, chiar și atunci când sunt prezente semnale de interferență mari (blocare).Această situație apare atunci când încercați să primiți un semnal de transmisie slab sau la distanță cu un transmițător puternic care difuzează pe canalul adiacent din apropiere.Semnalul de interferență poate fi cu 60 până la 70 dB mai mare decât semnalul așteptat și poate bloca recepția semnalului normal în faza de intrare a receptorului cu o cantitate mare de acoperire sau determinând receptorul să genereze o cantitate excesivă de zgomot în faza de intrare.Cele două probleme menționate mai sus pot apărea dacă receptorul, în stadiul de intrare, este condus în regiunea neliniarității de către sursa de interferență.Pentru a evita aceste probleme, capătul frontal al receptorului trebuie să fie foarte liniar.
Prin urmare, „liniaritatea” este, de asemenea, un aspect important la proiectarea PCB-ului receptor.Deoarece receptorul este un circuit cu bandă îngustă, deci neliniaritatea este de a măsura „distorsiunea de intermodulație (distorsiunea de intermodulație)” la statistici.Aceasta implică utilizarea a două unde sinusoide sau cosinus de frecvență similară și situate în banda centrală (în bandă) pentru a conduce semnalul de intrare și apoi măsurarea produsului distorsiunii sale de intermodulație.În general, SPICE este un software de simulare costisitor și consumator de timp, deoarece trebuie să efectueze multe cicluri înainte de a putea obține rezoluția dorită a frecvenței pentru a înțelege distorsiunea.
Simularea circuitului RF a semnalului dorit mic
Receptorul trebuie să fie foarte sensibil pentru a detecta semnale mici de intrare.În general, puterea de intrare a receptorului poate fi de până la 1 μV.sensibilitatea receptorului este limitată de zgomotul generat de circuitul său de intrare.Prin urmare, zgomotul este un aspect important atunci când proiectați un receptor pentru PCB.Mai mult, este esențial să aibă capacitatea de a prezice zgomotul cu instrumente de simulare.Figura 1 este un receptor tipic superheterodin (superheterodin).Semnalul primit este mai întâi filtrat și apoi semnalul de intrare este amplificat cu un amplificator cu zgomot redus (LNA).Primul oscilator local (LO) este apoi utilizat pentru a se amesteca cu acest semnal pentru a converti acest semnal în frecvență intermediară (IF).Eficacitatea zgomotului circuitului front-end (front-end) depinde în principal de LNA, mixer (mixer) și LO.deși utilizarea analizei convenționale de zgomot SPICE, puteți căuta zgomotul LNA, dar pentru mixer și LO, este inutil, deoarece zgomotul din aceste blocuri, va fi un semnal LO foarte mare grav afectat.
Semnalul mic de intrare necesită ca receptorul să fie extrem de amplificat, necesitând de obicei un câștig de până la 120 dB.La un câștig atât de mare, orice semnal cuplat de la ieșire (cupluri) înapoi la intrare poate crea probleme.Motivul important pentru utilizarea arhitecturii receptorului super outlier este că permite ca câștigul să fie distribuit pe mai multe frecvențe pentru a reduce șansa de cuplare.Acest lucru face, de asemenea, ca prima frecvență LO să fie diferită de frecvența semnalului de intrare, poate preveni „poluarea” semnalului de interferență mare la semnalul de intrare mic.
Din diferite motive, în unele sisteme de comunicații fără fir, conversia directă (conversie directă) sau arhitectura diferențială internă (homodină) poate înlocui arhitectura diferențială ultra-exterioară.În această arhitectură, semnalul de intrare RF este convertit direct la frecvența fundamentală într-un singur pas, astfel încât cea mai mare parte a câștigului să fie în frecvența fundamentală și LO să fie la aceeași frecvență cu semnalul de intrare.În acest caz, trebuie înțeles impactul unei cantități mici de cuplare și trebuie stabilit un model detaliat al „căii semnalului rătăcit”, cum ar fi: cuplarea prin substrat, cuplarea între amprenta pachetului și linia de lipire (sârmă de legătură) , și cuplarea prin cuplarea liniei de alimentare.
Simularea circuitului RF a interferenței canalului adiacent
Distorsiunea joacă, de asemenea, un rol important în transmițător.Neliniaritatea generată de transmițător în circuitul de ieșire poate face ca lățimea de frecvență a semnalului transmis să se răspândească pe canalele adiacente.Acest fenomen se numește „recreștere spectrală”.Înainte ca semnalul să ajungă la amplificatorul de putere (PA) al emițătorului, lățimea de bandă a acestuia este limitată;cu toate acestea, „distorsiunea de intermodulație” în PA face ca lățimea de bandă să crească din nou.Dacă lățimea de bandă crește prea mult, transmițătorul nu va putea îndeplini cerințele de putere ale canalelor învecinate.Când se transmite un semnal de modulație digitală, este practic imposibil să se prezică re-creșterea spectrului cu SPICE.Deoarece aproximativ 1000 de simboluri digitale (simbol) ale operațiunii de transmisie trebuie simulate pentru a obține un spectru reprezentativ și, de asemenea, trebuie să combine purtătoarea de înaltă frecvență, acestea vor face ca analiza tranzitorie SPICE să devină nepractică.
Ora postării: 31-mar-2022