Ovaj članak objašnjava 4 osnovne karakteristike RF sklopova s četiri aspekta: RF sučelje, mali očekivani signal, veliki interferencijski signal i smetnje iz susjednih kanala, te daje važne čimbenike na koje treba obratiti posebnu pozornost u procesu projektiranja PCB-a.
Simulacija RF kruga sučelja RF
Bežični odašiljač i prijemnik u konceptu, mogu se podijeliti u dva dijela osnovne frekvencije i radio frekvencije.Osnovna frekvencija sadrži frekvencijski raspon ulaznog signala odašiljača i frekvencijski raspon izlaznog signala prijamnika.Širina pojasa osnovne frekvencije određuje osnovnu brzinu kojom podaci mogu teći u sustavu.Osnovna frekvencija koristi se za poboljšanje pouzdanosti protoka podataka i smanjenje opterećenja koje odašiljač nameće prijenosnom mediju pri danoj brzini prijenosa podataka.Stoga dizajn PCB-a kruga osnovne frekvencije zahtijeva opsežno znanje inženjerstva obrade signala.RF sklopovi odašiljača pretvaraju i povećavaju obrađeni signal osnovne frekvencije u određeni kanal i ubrizgavaju taj signal u prijenosni medij.Nasuprot tome, RF strujni krug prijemnika preuzima signal iz prijenosnog medija te ga pretvara i smanjuje na osnovnu frekvenciju.
Odašiljači imaju dva glavna cilja dizajna PCB-a: prvi je da moraju odašiljati određenu količinu energije dok troše najmanju moguću količinu energije.Drugi je da ne mogu ometati normalan rad primopredajnika u susjednim kanalima.Što se tiče prijamnika, postoje tri glavna cilja dizajna PCB-a: prvo, oni moraju točno vratiti male signale;drugo, moraju moći ukloniti signale smetnji izvan željenog kanala;posljednja točka je ista kao i odašiljač, oni moraju trošiti vrlo malo energije.
Simulacija RF kruga velikih interferirajućih signala
Prijemnici moraju biti osjetljivi na male signale, čak i kada su prisutni veliki ometajući signali (blokatori).Ova situacija nastaje kada pokušavate primiti slab ili udaljen signal odašiljanja sa snažnim odašiljačem koji emitira na susjednom kanalu u blizini.Ometajući signal može biti 60 do 70 dB veći od očekivanog signala i može blokirati prijem normalnog signala u ulaznoj fazi prijemnika s velikom količinom pokrivenosti ili uzrokujući da prijamnik generira prekomjernu količinu šuma u ulazna faza.Ova dva gore spomenuta problema mogu se pojaviti ako je prijemnik, u ulaznom stupnju, odveden u područje nelinearnosti od strane izvora smetnje.Kako biste izbjegli ove probleme, prednji kraj prijemnika mora biti vrlo linearan.
Stoga je "linearnost" također važno razmatranje pri projektiranju PCB prijemnika.Kako je prijemnik uskopojasni krug, nelinearnost je mjerenje "intermodulacijskog izobličenja (intermodulacijskog izobličenja)" za statistiku.To uključuje korištenje dva sinusna ili kosinusna vala slične frekvencije i smještena u središnjem pojasu (u pojasu) za pokretanje ulaznog signala, a zatim mjerenje produkta njegovog intermodulacijskog izobličenja.Općenito govoreći, SPICE je dugotrajan i skup softver za simulaciju jer mora izvesti mnogo ciklusa prije nego što može dobiti željenu frekvencijsku rezoluciju za razumijevanje izobličenja.
RF simulacija sklopa malog željenog signala
Prijemnik mora biti vrlo osjetljiv da detektira male ulazne signale.Općenito, ulazna snaga prijemnika može biti samo 1 μV.osjetljivost prijemnika ograničena je šumom koji stvara njegov ulazni krug.Stoga je šum važno razmatranje pri projektiranju prijemnika za PCB.Štoviše, neophodno je imati sposobnost predviđanja buke pomoću alata za simulaciju.Slika 1 je tipični superheterodinski (superheterodinski) prijamnik.Primljeni signal se prvo filtrira, a zatim se ulazni signal pojačava s niskošumnim pojačalom (LNA).Prvi lokalni oscilator (LO) se zatim koristi za miješanje s ovim signalom kako bi se ovaj signal pretvorio u međufrekvenciju (IF).Učinkovitost šuma prednjeg (front-end) kruga ovisi uglavnom o LNA, mikseru (mikseru) i LO.iako je upotreba konvencionalne SPICE analize buke, možete tražiti LNA buku, ali za mikser i LO, to je beskorisno, jer buka u tim blokovima, bit će vrlo veliki LO signal ozbiljno pogođen.
Mali ulazni signal zahtijeva da prijamnik bude izuzetno pojačan, obično zahtijevajući pojačanje od čak 120 dB.Pri tako visokom pojačanju, svaki signal spojen s izlaza (parovi) natrag na ulaz može stvoriti probleme.Važan razlog za korištenje arhitekture prijamnika sa super odstupanjem je taj što omogućuje raspodjelu dobitka na nekoliko frekvencija kako bi se smanjila mogućnost sprezanja.Ovo također čini da se prva LO frekvencija razlikuje od frekvencije ulaznog signala, što može spriječiti "zagađenje" signala velikih smetnji na mali ulazni signal.
Iz različitih razloga, u nekim bežičnim komunikacijskim sustavima, izravna pretvorba (izravna pretvorba) ili unutarnja diferencijalna (homodina) arhitektura mogu zamijeniti ultra-vanjsku diferencijalnu arhitekturu.U ovoj se arhitekturi RF ulazni signal izravno pretvara u osnovnu frekvenciju u jednom koraku, tako da je većina dobitka u osnovnoj frekvenciji, a LO je na istoj frekvenciji kao i ulazni signal.U ovom slučaju, mora se razumjeti utjecaj male količine spoja i mora se uspostaviti detaljan model "putanja zalutalog signala", kao što su: spoj kroz supstrat, spoj između otiska paketa i linije za lemljenje (spojna žica) , i spajanje preko spojnice dalekovoda.
Simulacija RF kruga interferencije susjednog kanala
Izobličenje također igra važnu ulogu u odašiljaču.Nelinearnost koju generira odašiljač u izlaznom krugu može uzrokovati širenje frekvencijske širine odaslanog signala preko susjednih kanala.Taj se fenomen naziva "spektralni ponovni rast".Prije nego što signal stigne do pojačala snage odašiljača (PA), njegova je propusnost ograničena;međutim, "intermodulacijska distorzija" u PA uzrokuje ponovno povećanje propusnosti.Ako se širina pojasa previše poveća, odašiljač neće moći zadovoljiti zahtjeve za napajanjem svojih susjednih kanala.Kod prijenosa signala digitalne modulacije, praktički je nemoguće predvidjeti ponovni rast spektra sa SPICE-om.Budući da oko 1000 digitalnih simbola (simbola) operacije prijenosa mora biti simulirano da bi se dobio reprezentativni spektar, a također je potrebno kombinirati visokofrekventni nositelj, to će učiniti da SPICE prijelazna analiza postane nepraktična.
Vrijeme objave: 31. ožujka 2022