Este artigo explica as 4 características básicas dos circuítos de RF desde catro aspectos: interface de RF, sinal esperado pequeno, sinal de interferencia grande e interferencia de canles adxacentes, e ofrece factores importantes que precisan unha atención especial no proceso de deseño de PCB.
Simulación de circuíto de RF da interface de RF
Transmisor e receptor sen fíos no concepto, pódese dividir en dúas partes de frecuencia fundamental e frecuencia de radio.A frecuencia fundamental contén o rango de frecuencia do sinal de entrada do transmisor e o rango de frecuencia do sinal de saída do receptor.O ancho de banda da frecuencia fundamental determina a velocidade básica á que poden fluír os datos no sistema.A frecuencia fundamental utilízase para mellorar a fiabilidade do fluxo de datos e para reducir a carga imposta polo transmisor ao medio de transmisión a unha determinada velocidade de datos.Polo tanto, o deseño de PCB do circuíto de frecuencia fundamental require un amplo coñecemento da enxeñaría de procesamento de sinal.O circuíto de RF do transmisor converte e escala o sinal de frecuencia fundamental procesado nunha canle especificada e inxecta este sinal no medio de transmisión.Pola contra, o circuíto de RF do receptor adquire o sinal do medio de transmisión e convérteo e redúceo á frecuencia fundamental.
Os transmisores teñen dous obxectivos principais de deseño de PCB: o primeiro é que deben transmitir unha cantidade específica de enerxía mentres consomen a menor cantidade posible de enerxía.O segundo é que non poden interferir co funcionamento normal do transceptor nas canles adxacentes.En canto ao receptor, hai tres obxectivos principais de deseño de PCB: primeiro, deben restaurar con precisión os pequenos sinais;en segundo lugar, deben ser capaces de eliminar os sinais de interferencia fóra da canle desexada;o último punto é o mesmo que o transmisor, deben consumir moi pouca enerxía.
Simulación de circuítos de RF de grandes sinais interferentes
Os receptores deben ser sensibles aos pequenos sinais, mesmo cando existan grandes sinais de interferencia (bloqueadores).Esta situación xorde cando se intenta recibir un sinal de transmisión débil ou distante cun transmisor potente que emite na canle adxacente próxima.O sinal interferente pode ser de 60 a 70 dB máis grande que o sinal esperado e pode bloquear a recepción do sinal normal na fase de entrada do receptor cunha gran cantidade de cobertura ou facendo que o receptor xere unha cantidade excesiva de ruído na fase de entrada do receptor. fase de entrada.Eses dous problemas mencionados anteriormente poden ocorrer se o receptor, na fase de entrada, é conducido á rexión de non linealidade pola fonte de interferencia.Para evitar estes problemas, a parte frontal do receptor debe ser moi lineal.
Polo tanto, a "linealidade" tamén é unha consideración importante ao deseñar a PCB do receptor.Como o receptor é un circuíto de banda estreita, a non linealidade é medir a "distorsión de intermodulación (distorsión de intermodulación)" para as estatísticas.Isto implica o uso de dúas ondas senoidal ou coseno de frecuencia similar e situadas na banda central (en banda) para dirixir o sinal de entrada, e despois medir o produto da súa distorsión de intermodulación.En xeral, SPICE é un software de simulación que leva moito tempo e custoso porque debe realizar moitos ciclos antes de poder obter a resolución de frecuencia desexada para comprender a distorsión.
Simulación de circuíto de RF de pequeno sinal desexado
O receptor debe ser moi sensible para detectar pequenos sinais de entrada.En xeral, a potencia de entrada do receptor pode ser tan pequena como 1 μV.a sensibilidade do receptor está limitada polo ruído xerado polo seu circuíto de entrada.Polo tanto, o ruído é unha consideración importante ao deseñar un receptor para PCB.Ademais, é esencial ter a capacidade de predicir o ruído con ferramentas de simulación.A figura 1 é un típico receptor superheterodino (superheterodino).O sinal recibido primeiro filtrase e despois o sinal de entrada amplificase cun amplificador de baixo ruído (LNA).O primeiro oscilador local (LO) emprégase entón para mesturar con este sinal para converter este sinal en frecuencia intermedia (IF).A eficacia do ruído do circuíto frontal (front-end) depende principalmente do LNA, do mesturador (mesturador) e do LO.Aínda que o uso da análise de ruído SPICE convencional, pode buscar o ruído LNA, pero para o mesturador e LO, é inútil, porque o ruído nestes bloques, será un sinal LO moi grande seriamente afectado.
O pequeno sinal de entrada require que o receptor estea extremadamente amplificado, polo que normalmente require unha ganancia de ata 120 dB.A unha ganancia tan alta, calquera sinal acoplado desde a saída (parellas) á entrada pode crear problemas.A razón importante para usar a arquitectura de receptor super atípico é que permite que a ganancia se distribúa en varias frecuencias para reducir a posibilidade de acoplamento.Isto tamén fai que a primeira frecuencia LO sexa diferente da frecuencia do sinal de entrada, pode evitar a "contaminación" do sinal de interferencia grande para o sinal de entrada pequeno.
Por diferentes razóns, nalgúns sistemas de comunicación sen fíos, a arquitectura de conversión directa (conversión directa) ou diferencial interna (homodina) pode substituír á arquitectura diferencial ultraexterior.Nesta arquitectura, o sinal de entrada de RF convértese directamente á frecuencia fundamental nun só paso, de xeito que a maior parte da ganancia está na frecuencia fundamental e o LO está na mesma frecuencia que o sinal de entrada.Neste caso, débese comprender o impacto dunha pequena cantidade de acoplamento e establecer un modelo detallado do "percorrido do sinal perdido", como: acoplamento a través do substrato, acoplamento entre a pegada do paquete e a liña de soldadura (fio de soldadura). , e acoplamento a través do acoplamento da liña eléctrica.
Simulación de circuíto de RF da interferencia de canles adxacentes
A distorsión tamén xoga un papel importante no transmisor.A non linealidade xerada polo transmisor no circuíto de saída pode facer que o ancho de frecuencia do sinal transmitido se estenda por canles adxacentes.Este fenómeno chámase "recrecemento espectral".Antes de que o sinal chegue ao amplificador de potencia (PA) do transmisor, o seu ancho de banda é limitado;porén, a "distorsión de intermodulación" no PA fai que o ancho de banda aumente de novo.Se o ancho de banda aumenta demasiado, o transmisor non poderá cumprir os requisitos de enerxía das súas canles veciñas.Cando se transmite un sinal de modulación dixital, é practicamente imposible prever o recrecemento do espectro con SPICE.Debido a que uns 1000 símbolos dixitais (símbolo) da operación de transmisión deben ser simulados para obter un espectro representativo, e tamén necesitan combinar a portadora de alta frecuencia, estes farán que a análise transitoria SPICE non sexa práctica.
Hora de publicación: 31-mar-2022