PCB-Neuigkeiten - Vier grundlegende Eigenschaften der PCB-HF-Schaltung

Diese Arbeit interpretiert die vier grundlegenden Eigenschaften von HF-Schaltungen aus vier Aspekten: HF-Schnittstelle, kleines erwartetes Signal, großes Störsignal und Störung benachbarter Kanäle, und gibt die wichtigen Faktoren, die besondere Aufmerksamkeit im Prozess der PCB Design.

1. Schnittstelle der HF-Schaltungssimulation

Im Konzept können drahtloser Sender und Empfänger in zwei Teile unterteilt werden: Grundfrequenz und HF. Die Grundfrequenz umfasst den Frequenzbereich des Eingangssignals des Senders und den Frequenzbereich des Ausgangssignals des Empfängers. Die Bandbreite der Grundfrequenz bestimmt die Basisgeschwindigkeit, mit der Daten im System fließen können. Die Grundfrequenz wird verwendet, um die Zuverlässigkeit des Datenflusses zu verbessern und die vom Sender auf das Übertragungsmedium unter einer bestimmten Datenübertragungsrate auferlegte Last zu reduzieren. Daher ist beim Entwerfen grundlegender Frequenzschaltungen mit PCB viel technisches Wissen zur Signalverarbeitung erforderlich. Die HF-Schaltung des Senders kann das verarbeitete Grundfrequenzsignal auf den angegebenen Kanal umwandeln und anheben und das Signal in das Übertragungsmedium einspritzen. Im Gegenteil, die HF-Schaltung des Empfängers kann das Signal vom Übertragungsmedium erhalten, konvertieren und die Frequenz auf die Grundfrequenz reduzieren.

Transmitter haben zwei Hauptziele im PCB-Design: Erstens müssen sie spezifische Leistung mit dem geringsten Stromverbrauch übertragen. Zweitens können sie den normalen Betrieb von Transceivern in benachbarten Kanälen nicht stören. Was den Empfänger betrifft, gibt es drei Hauptziele des PCB-Designs: Erstens müssen sie das kleine Signal genau wiederherstellen; Zweitens müssen sie in der Lage sein, andere Störsignale als den gewünschten Kanal zu entfernen; Schließlich müssen sie wie Sender sehr wenig Strom verbrauchen.

2.Large Interferenzsignal in der HF-Schaltungssimulation

Der Empfänger muss empfindlich auf kleine Signale reagieren, auch wenn es ein großes Störsignal (Barriere) gibt. Dies tritt auf, wenn versucht wird, ein schwaches oder langes Übertragungssignal zu empfangen, und es gibt leistungsstarke Sender in der Nähe, die in benachbarten Kanälen senden. Das Störsignal kann 60,70 dB größer als das erwartete Signal sein, und der Empfang des normalen Signals kann durch eine große Abdeckung in der Eingangsstufe des Empfängers blockiert werden, oder indem der Empfänger zu viel Rauschen in der Eingangsstufe erzeugt. Wenn der Empfänger von der Störquelle in der Eingangsstufe in den nichtlinearen Bereich getrieben wird, treten die beiden oben genannten Probleme auf. Um diese Probleme zu vermeiden, muss die Vorderseite des Empfängers sehr linear sein.

Daher ist "Linearität" auch ein wichtiger Aspekt beim PCB-Empfängerdesign. Da der Empfänger eine schmalbandige Schaltung ist, wird die Nichtlinearität durch Messung der "Intermodulationsverzerrung" gezählt. Dabei werden zwei Sinus- oder Kosinuswellen mit ähnlichen Frequenzen verwendet, die sich im zentralen Band befinden, um das Eingangssignal anzutreiben und dann das Produkt ihrer interaktiven Modulation zu messen. Im Allgemeinen ist spice eine zeitaufwendige und kostengünstige Simulationssoftware, da sie viele zyklische Operationen ausführen muss, bevor sie die erforderliche Frequenzauflösung erhalten kann, um die Verzerrung zu verstehen.

3. Kleines erwartetes Signal der HF-Schaltungssimulation

Der Empfänger muss sehr empfindlich sein, um kleine Eingangssignale zu erkennen. Im Allgemeinen kann die Eingangsleistung des Empfängers bis zu 1 μ V betragen. Die Empfindlichkeit des Empfängers wird durch das Rauschen begrenzt, das durch seine Eingangsschaltung erzeugt wird. Daher ist Rauschen eine wichtige Überlegung beim PCB-Empfängerdesign. Darüber hinaus ist die Fähigkeit, Geräusche mit Simulationswerkzeugen vorherzusagen, unabdingbar. Abb. 1 ist ein typischer Superheterodynempfänger. Das empfangene Signal wird gefiltert und anschließend durch einen rauscharmen Verstärker (LNA) verstärkt. Der erste lokale Oszillator (LO) wird dann verwendet, um mit dem Signal zu mischen, um das Signal in Zwischenfrequenz umzuwandeln (wenn). Die Geräuscheffizienz von Frontend-Schaltungen hängt hauptsächlich von LNA, Mischer und lo ab. Obwohl das Rauschen von LNA durch traditionelle Gewürzrauschanalyse gefunden werden kann, ist es für Mixer und Lo nutzlos, da das Rauschen in diesen Blöcken durch große LO-Signale stark beeinträchtigt wird.

Ein kleines Eingangssignal erfordert eine große Verstärkungsfunktion des Empfängers, die normalerweise eine Verstärkung von 120 dB erfordert. Bei solch einem hohen Gain kann jedes Signal, das vom Ausgang zurück zum Eingang gekoppelt wird, Probleme verursachen. Der wichtige Grund für die Verwendung der Superheterodyne-Empfängerarchitektur ist, dass sie den Gewinn in mehreren Frequenzen verteilen kann, um die Wahrscheinlichkeit der Kopplung zu verringern. Dadurch unterscheidet sich auch die Frequenz des ersten LO von der des Eingangssignals, was verhindern kann, dass das große Störsignal das kleine Eingangssignal "verschmutzt".

Aus verschiedenen Gründen kann in einigen drahtlosen Kommunikationssystemen eine direkte Umwandlung oder homodyne Architektur Superheterodyne Architektur ersetzen. In dieser Architektur wird das HF-Eingangssignal in einem einzigen Schritt direkt in die Grundfrequenz umgewandelt. Daher liegt der größte Teil der Verstärkung in der Grundfrequenz, und die LO ist die gleiche wie die Frequenz des Eingangssignals. In diesem Fall muss der Einfluss einer kleinen Menge an Kopplung verstanden werden, und ein detailliertes Modell des "Streuungssignalpfades" muss erstellt werden, wie Kopplung durch Substrat, Kopplung zwischen Paketstift und Bonddraht und Kopplung durch Stromleitung.

4. Interferenz von benachbarten Kanälen in der HF-Schaltungssimulation

Auch im Sender spielt Verzerrung eine wichtige Rolle. Die Nichtlinearität, die durch den Sender in der Ausgangsschaltung erzeugt wird, kann die Bandbreite des übertragenen Signals in benachbarten Kanälen verteilen. Dieses Phänomen wird als "spektrales Nachwachsen" bezeichnet. Bevor das Signal den Leistungsverstärker (PA) des Senders erreicht, ist seine Bandbreite begrenzt; Allerdings wird "Intermodulationsverzerrung" in PA dazu führen, dass die Bandbreite wieder zunimmt. Erhöht sich die Bandbreite zu stark, erfüllt der Sender nicht die Leistungsanforderungen seiner benachbarten Kanäle. Bei der Übertragung digitaler Modulationssignale kann Spice nicht verwendet werden, um das Nachwachsen des Spektrums vorherzusagen. Denn die Übertragung von etwa 1000 digitalen Symbolen muss simuliert werden, um ein repräsentatives Spektrum zu erhalten, und sie muss auch mit Hochfrequenzträgern kombiniert werden, was die transiente Analyse von Gewürzen unpraktisch macht.