Denne artikkelen forklarer de 4 grunnleggende egenskapene til RF-kretser fra fire aspekter: RF-grensesnitt, lite forventet signal, stort interferenssignal og interferens fra tilstøtende kanaler, og gir viktige faktorer som trenger spesiell oppmerksomhet i PCB-designprosessen.
RF-kretssimulering av grensesnittet til RF
Trådløs sender og mottaker i konseptet, kan deles inn i to deler av grunnleggende frekvens og radiofrekvens.Grunnfrekvensen inneholder frekvensområdet til inngangssignalet til senderen og frekvensområdet til mottakerens utgangssignal.Båndbredden til grunnfrekvensen bestemmer den grunnleggende hastigheten som data kan flyte med i systemet.Grunnfrekvensen brukes til å forbedre påliteligheten til dataflyten og redusere belastningen som pålegges av senderen på overføringsmediet ved en gitt datahastighet.Derfor krever PCB-designet til den grunnleggende frekvenskretsen omfattende kunnskap om signalbehandlingsteknikk.RF-kretsene til senderen konverterer og oppskalerer det behandlede grunnfrekvenssignalet til en spesifisert kanal og injiserer dette signalet i overføringsmediet.Mottakerens RF-kretser mottar signalet fra overføringsmediet og konverterer og nedskalerer det til grunnfrekvensen.
Sendere har to hovedmål for PCB-design: det første er at de må overføre en bestemt mengde strøm samtidig som de bruker minst mulig strøm.Den andre er at de ikke kan forstyrre den normale driften av transceiveren i tilstøtende kanaler.Når det gjelder mottakeren, er det tre hovedmål for PCB-design: For det første må de gjenopprette små signaler nøyaktig;for det andre må de være i stand til å fjerne interferenssignaler utenfor ønsket kanal;det siste punktet er det samme som senderen, de må bruke svært lite strøm.
RF-kretssimulering av store forstyrrende signaler
Mottakere må være følsomme for små signaler, selv når store forstyrrende signaler (blokkere) er tilstede.Denne situasjonen oppstår når du prøver å motta et svakt eller fjernt sendesignal med en kraftig sender som kringkaster i den tilstøtende kanalen i nærheten.Det forstyrrende signalet kan være 60 til 70 dB større enn det forventede signalet og kan blokkere mottaket av det normale signalet i mottakerens inngangsfase med stor dekning eller ved å få mottakeren til å generere for mye støy i mottakeren. inngangsfase.De to problemene nevnt ovenfor kan oppstå hvis mottakeren, i inngangstrinnet, blir drevet inn i området med ikke-linearitet av kilden til interferens.For å unngå disse problemene må frontenden av mottakeren være veldig lineær.
Derfor er "linearitet" også en viktig betraktning når du designer mottakerens PCB.Siden mottakeren er en smalbåndskrets, så er ikke-lineariteten å måle "intermodulasjonsforvrengningen (intermodulasjonsforvrengning)" til statistikken.Dette innebærer å bruke to sinus- eller cosinusbølger med lignende frekvens og plassert i senterbåndet (i båndet) for å drive inngangssignalet, og deretter måle produktet av intermodulasjonsforvrengningen.I det store og hele er SPICE en tidkrevende og kostbar simuleringsprogramvare fordi den må utføre mange sykluser før den kan oppnå ønsket frekvensoppløsning for å forstå forvrengningen.
RF-kretssimulering av lite ønsket signal
Mottakeren må være svært følsom for å oppdage små inngangssignaler.Generelt kan inngangseffekten til mottakeren være så liten som 1 μV.følsomheten til mottakeren er begrenset av støyen som genereres av inngangskretsen.Derfor er støy en viktig faktor når man designer en mottaker for PCB.Dessuten er det viktig å ha muligheten til å forutsi støy med simuleringsverktøy.Figur 1 er en typisk superheterodyne (superheterodyne) mottaker.Det mottatte signalet filtreres først og deretter forsterkes inngangssignalet med en lavstøyforsterker (LNA).Den første lokale oscillatoren (LO) brukes deretter til å blande med dette signalet for å konvertere dette signalet til mellomfrekvens (IF).Front-end (front-end) kretsstøyeffektivitet avhenger hovedsakelig av LNA, mikser (mikser) og LO.Selv om bruken av konvensjonell SPICE støyanalyse, kan du se etter LNA-støyen, men for mikseren og LO er det ubrukelig, fordi støyen i disse blokkene vil være et veldig stort LO-signal som blir alvorlig påvirket.
Det lille inngangssignalet krever at mottakeren er ekstremt forsterket, og krever vanligvis en forsterkning så høy som 120 dB.Ved en så høy forsterkning kan ethvert signal koblet fra utgangen (kopler) tilbake til inngangen skape problemer.Den viktige grunnen til å bruke super outlier-mottakerarkitekturen er at den lar forsterkningen fordeles over flere frekvenser for å redusere sjansen for kobling.Dette gjør også at den første LO-frekvensen er forskjellig fra inngangssignalets frekvens, kan forhindre stor interferenssignal "forurensning" til det lille inngangssignalet.
Av forskjellige grunner, i noen trådløse kommunikasjonssystemer, kan direkte konvertering (direkte konvertering) eller intern differensiell (homodyne) arkitektur erstatte den ultra-ytre differensialarkitekturen.I denne arkitekturen blir RF-inngangssignalet direkte konvertert til grunnfrekvensen i et enkelt trinn, slik at mesteparten av forsterkningen er i grunnfrekvensen og LO er på samme frekvens som inngangssignalet.I dette tilfellet må virkningen av en liten mengde kobling forstås og en detaljert modell av "stray signal path" må etableres, for eksempel: kobling gjennom substratet, kobling mellom pakkens fotavtrykk og loddelinjen (bondwire) , og kobling gjennom kraftledningskoblingen.
RF-kretssimulering av tilstøtende kanalinterferens
Forvrengning spiller også en viktig rolle i senderen.Ikke-lineariteten generert av senderen i utgangskretsen kan føre til at frekvensbredden til det overførte signalet spres over tilstøtende kanaler.Dette fenomenet kalles "spektral gjenvekst".Før signalet når senderens effektforsterker (PA), er båndbredden begrenset;"intermodulasjonsforvrengning" i PA får imidlertid båndbredden til å øke igjen.Hvis båndbredden øker for mye, vil ikke senderen kunne oppfylle strømkravene til nabokanalene.Når du sender et digitalt modulasjonssignal, er det praktisk talt umulig å forutsi gjenveksten av spekteret med SPICE.Fordi rundt 1000 digitale symboler (symbol) for overføringsoperasjonen må simuleres for å oppnå et representativt spektrum, og også trenger å kombinere høyfrekvensbæreren, vil disse gjøre at SPICE-transientanalysen blir upraktisk.
Innleggstid: 31. mars 2022