Tento článok vysvetľuje 4 základné charakteristiky RF obvodov zo štyroch aspektov: RF rozhranie, malý očakávaný signál, veľký interferenčný signál a rušenie zo susedných kanálov a uvádza dôležité faktory, ktoré si vyžadujú osobitnú pozornosť v procese návrhu PCB.
RF obvodová simulácia rozhrania RF
Bezdrôtový vysielač a prijímač v koncepte možno rozdeliť na dve časti základnej frekvencie a rádiovej frekvencie.Základná frekvencia obsahuje frekvenčný rozsah vstupného signálu vysielača a frekvenčný rozsah výstupného signálu prijímača.Šírka pásma základnej frekvencie určuje základnú rýchlosť, ktorou môžu dáta prúdiť v systéme.Základná frekvencia sa používa na zlepšenie spoľahlivosti dátového toku a na zníženie zaťaženia prenášaného vysielačom na prenosové médium pri danej dátovej rýchlosti.Preto návrh PCB obvodu základnej frekvencie vyžaduje rozsiahle znalosti inžinierstva spracovania signálov.RF obvody vysielača konvertujú a zväčšujú spracovaný signál základnej frekvencie na špecifikovaný kanál a vstrekujú tento signál do prenosového média.Naopak, RF obvody prijímača získavajú signál z prenosového média a konvertujú ho a znižujú ho na základnú frekvenciu.
Vysielače majú dva hlavné ciele návrhu PCB: prvým je, že musia prenášať špecifické množstvo energie a zároveň spotrebúvať čo najmenšie množstvo energie.Druhým je, že nemôžu zasahovať do normálnej prevádzky transceivera v susedných kanáloch.Pokiaľ ide o prijímač, existujú tri hlavné ciele návrhu PCB: po prvé, musia presne obnoviť malé signály;po druhé, musia byť schopné odstrániť rušivé signály mimo požadovaného kanála;posledný bod je rovnaký ako vysielač, musia spotrebovať veľmi málo energie.
RF obvodová simulácia veľkých rušivých signálov
Prijímače musia byť citlivé na malé signály, aj keď sú prítomné veľké rušivé signály (blokátory).Táto situácia nastáva pri pokuse o príjem slabého alebo vzdialeného vysielacieho signálu s výkonným vysielačom vysielajúcim v susednom kanáli v blízkosti.Rušivý signál môže byť o 60 až 70 dB väčší ako očakávaný signál a môže blokovať príjem normálneho signálu vo vstupnej fáze prijímača s veľkým pokrytím alebo spôsobiť, že prijímač generuje nadmerné množstvo šumu v vstupná fáza.Tieto dva vyššie uvedené problémy sa môžu vyskytnúť, ak je prijímač vo vstupnej fáze hnaný do oblasti nelinearity zdrojom rušenia.Aby sa predišlo týmto problémom, predný koniec prijímača musí byť veľmi lineárny.
Preto je „linearita“ tiež dôležitým faktorom pri navrhovaní PCB prijímača.Keďže prijímač je úzkopásmový obvod, nelinearita spočíva v meraní „intermodulačného skreslenia (intermodulačného skreslenia)“ do štatistík.To zahŕňa použitie dvoch sínusových alebo kosínusových vĺn podobnej frekvencie a umiestnených v strednom pásme (v pásme) na riadenie vstupného signálu a následné meranie produktu jeho intermodulačného skreslenia.Celkovo je SPICE časovo náročný a nákladný simulačný softvér, pretože musí vykonať mnoho cyklov, kým získa požadované frekvenčné rozlíšenie na pochopenie skreslenia.
Simulácia RF obvodu malého požadovaného signálu
Prijímač musí byť veľmi citlivý na detekciu malých vstupných signálov.Vo všeobecnosti môže byť vstupný výkon prijímača len 1 μV.citlivosť prijímača je obmedzená šumom generovaným jeho vstupným obvodom.Preto je hluk dôležitým faktorom pri navrhovaní prijímača pre PCB.Okrem toho je nevyhnutná schopnosť predpovedať hluk pomocou simulačných nástrojov.Obrázok 1 je typický superheterodynový (superheterodynový) prijímač.Prijatý signál je najskôr filtrovaný a následne je vstupný signál zosilnený nízkošumovým zosilňovačom (LNA).Prvý lokálny oscilátor (LO) sa potom použije na zmiešanie s týmto signálom, aby sa tento signál previedol na strednú frekvenciu (IF).Efektívnosť hluku predného (predného) obvodu závisí hlavne od LNA, zmiešavača (zmiešavača) a LO.Hoci pri použití konvenčnej analýzy šumu SPICE, môžete hľadať šum LNA, ale pre mixér a LO je to zbytočné, pretože hluk v týchto blokoch bude veľmi veľký signál LO vážne ovplyvnený.
Malý vstupný signál vyžaduje, aby bol prijímač extrémne zosilnený, zvyčajne vyžaduje zisk až 120 dB.Pri tak vysokom zosilnení môže akýkoľvek signál pripojený z výstupu (páry) späť na vstup spôsobiť problémy.Dôležitým dôvodom pre použitie architektúry super odľahlého prijímača je to, že umožňuje rozloženie zisku na niekoľko frekvencií, aby sa znížila možnosť spojenia.To tiež spôsobuje, že prvá frekvencia LO je odlišná od frekvencie vstupného signálu, čo môže zabrániť veľkému „znečisteniu“ signálu rušenia na malý vstupný signál.
Z rôznych dôvodov môže v niektorých bezdrôtových komunikačných systémoch priama konverzia (priama konverzia) alebo interná diferenciálna (homodynná) architektúra nahradiť ultravonkajšiu diferenciálnu architektúru.V tejto architektúre je vstupný RF signál priamo konvertovaný na základnú frekvenciu v jednom kroku, takže väčšina zosilnenia je v základnej frekvencii a LO je na rovnakej frekvencii ako vstupný signál.V tomto prípade je potrebné pochopiť vplyv malého množstva spojky a vytvoriť podrobný model „cesty bludného signálu“, ako napríklad: spojka cez substrát, spojka medzi stopou obalu a spájkovacou líniou (spojovací drôt) a spojenie cez spojku elektrického vedenia.
RF obvodová simulácia rušenia susedného kanála
Dôležitú úlohu vo vysielači zohráva aj skreslenie.Nelinearita generovaná vysielačom vo výstupnom obvode môže spôsobiť rozšírenie frekvenčnej šírky prenášaného signálu cez susedné kanály.Tento jav sa nazýva „opätovný rast spektra“.Predtým, ako signál dosiahne výkonový zosilňovač vysielača (PA), je jeho šírka pásma obmedzená;avšak „intermodulačné skreslenie“ v PA spôsobí opätovné zvýšenie šírky pásma.Ak sa šírka pásma príliš zvýši, vysielač nebude schopný splniť požiadavky na napájanie susedných kanálov.Pri prenose digitálneho modulačného signálu je prakticky nemožné predpovedať opätovný rast spektra pomocou SPICE.Pretože asi 1000 digitálnych symbolov (symbolov) prenosovej operácie musí byť simulovaných, aby sa získalo reprezentatívne spektrum, a tiež je potrebné kombinovať vysokofrekvenčnú nosnú, takže analýza prechodov SPICE sa stane nepraktickou.
Čas odoslania: 31. marca 2022