Den här artikeln förklarar de fyra grundläggande egenskaperna hos RF-kretsar ur fyra aspekter: RF-gränssnitt, liten förväntad signal, stor störningssignal och störning från intilliggande kanaler, och ger viktiga faktorer som kräver särskild uppmärksamhet i PCB-designprocessen.
RF-kretssimulering av RF-gränssnittet
Trådlös sändare och mottagare i konceptet, kan delas in i två delar av den grundläggande frekvensen och radiofrekvensen.Grundfrekvensen innehåller frekvensområdet för sändarens insignal och frekvensområdet för mottagarens utsignal.Grundfrekvensens bandbredd bestämmer den grundläggande hastigheten med vilken data kan flöda i systemet.Grundfrekvensen används för att förbättra tillförlitligheten hos dataflödet och för att minska den belastning som sändaren pålägger överföringsmediet vid en given datahastighet.Därför kräver PCB-konstruktionen av den grundläggande frekvenskretsen omfattande kunskap om signalbehandlingsteknik.Sändarens RF-kretsar omvandlar och uppskalar den behandlade grundfrekvenssignalen till en specificerad kanal och injicerar denna signal i överföringsmediet.Omvänt hämtar mottagarens RF-kretsar signalen från överföringsmediet och omvandlar och nedskalar den till grundfrekvensen.
Sändare har två huvudsakliga PCB-designmål: det första är att de måste överföra en specifik mängd ström samtidigt som de förbrukar minsta möjliga mängd ström.Den andra är att de inte kan störa den normala driften av transceivern i intilliggande kanaler.När det gäller mottagaren finns det tre huvudsakliga PCB-designmål: för det första måste de återställa små signaler korrekt;för det andra måste de kunna ta bort interferenssignaler utanför den önskade kanalen;den sista punkten är densamma som sändaren, de måste förbruka mycket lite ström.
RF-kretssimulering av stora störande signaler
Mottagare måste vara känsliga för små signaler, även när stora störsignaler (blockerare) finns.Denna situation uppstår när man försöker ta emot en svag eller avlägsen sändningssignal med en kraftfull sändare som sänder i den intilliggande kanalen i närheten.Den störande signalen kan vara 60 till 70 dB större än den förväntade signalen och kan blockera mottagningen av den normala signalen i mottagarens ingångsfas med en stor täckning eller genom att få mottagaren att generera en överdriven mängd brus i ingångsfas.Dessa två problem som nämnts ovan kan uppstå om mottagaren, i ingångssteget, drivs in i området för olinjäritet av störningskällan.För att undvika dessa problem måste fronten av mottagaren vara mycket linjär.
Därför är "linjäritet" också ett viktigt övervägande när man designar mottagarens PCB.Eftersom mottagaren är en smalbandskrets, så är olinjäriteten att mäta "intermodulationsdistorsion (intermodulationsdistorsion)" till statistiken.Detta innebär att man använder två sinus- eller cosinusvågor med liknande frekvens och placerade i mittbandet (i bandet) för att driva insignalen och sedan mäta produkten av dess intermodulationsdistorsion.I det stora hela är SPICE en tidskrävande och kostsam simuleringsprogramvara eftersom den måste utföra många cykler innan den kan få den önskade frekvensupplösningen för att förstå distorsionen.
RF-kretssimulering av liten önskad signal
Mottagaren måste vara mycket känslig för att upptäcka små insignaler.I allmänhet kan mottagarens ineffekt vara så liten som 1 μV.mottagarens känslighet begränsas av bruset som genereras av dess ingångskrets.Därför är brus en viktig faktor när man designar en mottagare för PCB.Dessutom är det viktigt att ha förmågan att förutsäga buller med simuleringsverktyg.Figur 1 är en typisk superheterodyn (superheterodyne) mottagare.Den mottagna signalen filtreras först och sedan förstärks insignalen med en lågbrusförstärkare (LNA).Den första lokala oscillatorn (LO) används sedan för att blanda med denna signal för att omvandla denna signal till mellanfrekvens (IF).Front-end (front-end) krets bruseffektivitet beror huvudsakligen på LNA, mixer (mixer) och LO.även om användningen av konventionella SPICE brusanalys, kan du leta efter LNA-bruset, men för mixern och LO, det är värdelöst, eftersom bruset i dessa block, kommer att vara en mycket stor LO-signal allvarligt påverkad.
Den lilla insignalen kräver att mottagaren är extremt förstärkt, vilket vanligtvis kräver en förstärkning så hög som 120 dB.Vid en så hög förstärkning kan vilken signal som helst som kopplas från utgången (kopplar) tillbaka till ingången skapa problem.Det viktiga skälet till att använda super outlier-mottagararkitekturen är att den tillåter att förstärkningen fördelas över flera frekvenser för att minska chansen för koppling.Detta gör också att den första LO-frekvensen skiljer sig från insignalens frekvens, kan förhindra stor störsignal "förorening" till den lilla insignalen.
Av olika anledningar, i vissa trådlösa kommunikationssystem, kan direktkonvertering (direkt konvertering) eller intern differentiell (homodyn) arkitektur ersätta den ultra-yttre differentialarkitekturen.I denna arkitektur omvandlas RF-ingångssignalen direkt till grundfrekvensen i ett enda steg, så att det mesta av förstärkningen ligger i grundfrekvensen och LO är på samma frekvens som insignalen.I det här fallet måste effekten av en liten mängd koppling förstås och en detaljerad modell av "stray signal path" måste upprättas, såsom: koppling genom substratet, koppling mellan paketets fotavtryck och lödlinjen (bondwire) och koppling genom kraftledningskopplingen.
RF-kretssimulering av intilliggande kanalinterferens
Distorsion spelar också en viktig roll i sändaren.Den olinjäritet som genereras av sändaren i utgångskretsen kan orsaka att den sända signalens frekvensbredd sprids över intilliggande kanaler.Detta fenomen kallas "spektral återväxt".Innan signalen når sändarens effektförstärkare (PA) är dess bandbredd begränsad;"intermodulationsdistorsion" i PA gör dock att bandbredden ökar igen.Om bandbredden ökar för mycket kommer sändaren inte att kunna möta effektkraven för sina närliggande kanaler.När man sänder en digital moduleringssignal är det praktiskt taget omöjligt att förutsäga återväxten av spektrumet med SPICE.Eftersom cirka 1000 digitala symboler (symbol) för sändningsoperationen måste simuleras för att erhålla ett representativt spektrum, och även behöver kombinera högfrekvensbärvågen, kommer dessa att göra att SPICE-transientanalysen blir opraktisk.
Posttid: 31 mars 2022