Tento článek vysvětluje 4 základní charakteristiky RF obvodů ze čtyř hledisek: RF rozhraní, malý očekávaný signál, velký interferenční signál a rušení ze sousedních kanálů a uvádí důležité faktory, které vyžadují zvláštní pozornost v procesu návrhu PCB.
Simulace RF obvodu rozhraní RF
Bezdrátový vysílač a přijímač v konceptu lze rozdělit na dvě části základní frekvence a rádiové frekvence.Základní frekvence obsahuje frekvenční rozsah vstupního signálu vysílače a frekvenční rozsah výstupního signálu přijímače.Šířka pásma základní frekvence určuje základní rychlost, kterou mohou v systému proudit data.Základní frekvence se používá ke zlepšení spolehlivosti datového toku a ke snížení zátěže přenášené vysílačem na přenosové médium při dané datové rychlosti.Proto návrh PCB obvodu základní frekvence vyžaduje rozsáhlé znalosti techniky zpracování signálu.RF obvody vysílače převádějí a převzorkují zpracovaný signál základní frekvence na specifikovaný kanál a vstřikují tento signál do přenosového média.Naopak, RF obvody přijímače získávají signál z přenosového média a převádějí jej a snižují na základní frekvenci.
Vysílače mají dva hlavní cíle návrhu desek plošných spojů: prvním je, že musí vysílat určité množství energie a přitom spotřebovávat co nejmenší množství energie.Druhým je, že nemohou rušit normální provoz transceiveru v sousedních kanálech.Pokud jde o přijímač, existují tři hlavní cíle návrhu PCB: za prvé musí přesně obnovit malé signály;za druhé, musí být schopny odstranit rušivé signály mimo požadovaný kanál;poslední bod je stejný jako vysílač, musí spotřebovávat velmi málo energie.
Simulace vf obvodů velkých rušivých signálů
Přijímače musí být citlivé na malé signály, i když jsou přítomny velké rušivé signály (blokátory).Tato situace nastává při pokusu o příjem slabého nebo vzdáleného vysílacího signálu s výkonným vysílačem, který vysílá v sousedním kanálu poblíž.Rušivý signál může být o 60 až 70 dB větší než očekávaný signál a může blokovat příjem normálního signálu ve vstupní fázi přijímače s velkým pokrytím nebo způsobit, že přijímač generuje nadměrné množství šumu v vstupní fáze.Tyto dva problémy uvedené výše mohou nastat, pokud je přijímač ve vstupní fázi hnán do oblasti nelinearity zdrojem rušení.Aby se předešlo těmto problémům, musí být přední konec přijímače velmi lineární.
Proto je „linearita“ také důležitým hlediskem při návrhu desky plošných spojů přijímače.Protože přijímač je úzkopásmový obvod, nelinearita spočívá v měření „intermodulačního zkreslení (intermodulačního zkreslení)“ ke statistice.To zahrnuje použití dvou sinusových nebo kosinusových vln podobné frekvence a umístěných ve středním pásmu (v pásmu) k buzení vstupního signálu a poté měření produktu jeho intermodulačního zkreslení.Celkově je SPICE časově náročný a nákladný simulační software, protože musí provést mnoho cyklů, než může získat požadované frekvenční rozlišení, aby pochopil zkreslení.
Simulace vf obvodu malého požadovaného signálu
Přijímač musí být velmi citlivý, aby detekoval malé vstupní signály.Obecně platí, že příkon přijímače může být malý až 1 μV.citlivost přijímače je omezena šumem generovaným jeho vstupním obvodem.Proto je šum důležitým faktorem při navrhování přijímače pro PCB.Kromě toho je nezbytná schopnost předpovídat hluk pomocí simulačních nástrojů.Obrázek 1 je typický superheterodynní (superheterodynní) přijímač.Přijímaný signál je nejprve filtrován a poté je vstupní signál zesílen nízkošumovým zesilovačem (LNA).První lokální oscilátor (LO) je poté použit ke smíchání s tímto signálem, aby se tento signál převedl na mezifrekvenční (IF).Efektivita šumu předního (předního) obvodu závisí hlavně na LNA, směšovači (směšovači) a LO.i když použití konvenční SPICE analýzy hluku, můžete se podívat na šum LNA, ale pro směšovač a LO je to k ničemu, protože hluk v těchto blocích bude velmi velký signál LO vážně ovlivněn.
Malý vstupní signál vyžaduje, aby byl přijímač extrémně zesílen, obvykle vyžaduje zisk až 120 dB.Při tak vysokém zisku může jakýkoli signál spojený z výstupu (páry) zpět na vstup způsobit problémy.Důležitým důvodem pro použití super odlehlé architektury přijímače je to, že umožňuje rozložení zisku na několik frekvencí, aby se snížila šance na vazbu.To také způsobuje, že první frekvence LO je odlišná od frekvence vstupního signálu, což může zabránit velkému „znečištění“ signálu rušením na malý vstupní signál.
Z různých důvodů může v některých bezdrátových komunikačních systémech přímá konverze (přímá konverze) nebo vnitřní diferenciální (homodynní) architektura nahradit ultra-vnější diferenciální architekturu.V této architektuře je vstupní RF signál přímo převeden na základní frekvenci v jediném kroku, takže většina zisku je na základní frekvenci a LO je na stejné frekvenci jako vstupní signál.V tomto případě je třeba porozumět dopadu malého množství spojky a vytvořit podrobný model „cesty zbloudilého signálu“, jako je: spojka skrz substrát, spojka mezi stopou obalu a pájenou linkou (spojovací drát) a spojení přes spojku elektrického vedení.
RF obvodová simulace rušení sousedního kanálu
U vysílače hraje důležitou roli také zkreslení.Nelinearita generovaná vysílačem ve výstupním obvodu může způsobit rozšíření frekvenční šířky přenášeného signálu přes sousední kanály.Tento jev se nazývá „spektrální opätovný růst“.Než signál dosáhne výkonového zesilovače (PA) vysílače, je jeho šířka pásma omezena;nicméně „intermodulační zkreslení“ v PA způsobí opětovné zvýšení šířky pásma.Pokud se šířka pásma příliš zvýší, vysílač nebude schopen splnit požadavky na napájení sousedních kanálů.Při přenosu digitálního modulačního signálu je prakticky nemožné předpovědět opětovný růst spektra pomocí SPICE.Protože asi 1000 digitálních symbolů (symbolů) přenosové operace musí být simulováno, aby se získalo reprezentativní spektrum, a také je třeba kombinovat vysokofrekvenční nosnou, bude proto analýza přechodových jevů SPICE nepraktická.
Čas odeslání: 31. března 2022