Diseño electrónico - ¿¿ cuáles son las características básicas de los circuitos de radiofrecuencia de pcb?

Aquí, se explicarán las cuatro características básicas del Circuito de radiofrecuencia desde cuatro aspectos: interfaz de radiofrecuencia, señal de pequeña expectativa, señal de gran interferencia e interferencia de canal adyacente, y se darán factores importantes a los que se debe prestar especial atención en el proceso de diseño de pcb.

Interfaz de radiofrecuencia para la simulación de circuitos de radiofrecuencia

Los transmisores y receptores inalámbricos se dividen conceptualmente en dos partes: frecuencia base y radiofrecuencia. La frecuencia base incluye el rango de frecuencia de la señal de entrada del transmisor y el área de frecuencia de la señal de salida del receptor. El ancho de banda de la frecuencia base determina la frecuencia base del flujo de datos en el sistema. La frecuencia base se utiliza para mejorar la fiabilidad del flujo de datos y reducir la carga ejercida por el transmisor sobre el medio de transmisión a una velocidad de transmisión de datos específica. Por lo tanto, se necesita mucho conocimiento de ingeniería de procesamiento de señales para diseñar circuitos de frecuencia base en placas de pcb. El circuito de radiofrecuencia del transmisor puede convertir y subir la señal de Banda base procesada al canal designado e inyectar la señal en el medio de transmisión. Por el contrario, el circuito de radiofrecuencia del receptor puede obtener la señal del medio de transmisión y convertir y reducir la frecuencia a la frecuencia base.

Los transmisores tienen dos objetivos principales de diseño de pcb: el primero es que deben transmitir una potencia específica mientras consumen la menor potencia posible. El segundo es que no pueden interferir con el funcionamiento normal de los transceptores en canales adyacentes. En el caso de los receptores, los PCB tienen tres objetivos principales de diseño: primero, deben restaurar con precisión las señales pequeñas; En segundo lugar, deben ser capaces de eliminar señales de interferencia fuera del Canal esperado; Finalmente, al igual que los transmisores, deben consumir una potencia muy pequeña.

Simulación de circuitos de radiofrecuencia de señales de gran interferencia

El receptor debe ser muy sensible a las señales pequeñas, incluso si hay señales de gran interferencia (obstáculos). Esto ocurre cuando se intenta recibir señales de transmisión débiles o de larga distancia y los potentes transmisores cercanos están transmitiendo en canales adyacentes. La señal de interferencia puede ser de 60 a 70 DB mayor de lo esperado y se puede utilizar en una amplia cobertura durante el nivel de entrada del receptor, o el receptor puede generar demasiado ruido durante el nivel de entrada para bloquear la recepción de la señal normal. Si el receptor es impulsado por una fuente de interferencia a una región no lineal durante el nivel de entrada, se producirán los dos problemas anteriores. Para evitar estos problemas, la parte delantera del receptor debe ser muy lineal.

Por lo tanto, "lineal" también es una consideración importante en el diseño de PCB del receptor. Debido a que el receptor es un circuito de banda estrecha, la no lineal se mide midiendo la "distorsión de intermodulación (distorsión de intermodulación)" para contar. Esto incluye el uso de dos ondas sinusoidales o coseno con frecuencias similares ubicadas en la banda central para impulsar la señal de entrada y luego medir el producto de su intermodulación. En general, Spice es un software de simulación largo y costoso, ya que tiene que realizar muchas operaciones de bucle para obtener la resolución de frecuencia necesaria para entender la distorsión.

Pequeña señal esperada de simulación de circuitos de radiofrecuencia

El receptor debe ser muy sensible a la detección de señales de entrada pequeñas. En general, la Potencia de entrada del receptor puede ser tan pequeña como 1 ° V. La sensibilidad del receptor está limitada por el ruido generado por su circuito de entrada. Por lo tanto, el ruido es una consideración importante en el diseño de PCB del receptor. Además, la capacidad de utilizar herramientas de simulación para predecir el ruido es esencial. La figura 1 es un receptor metaheterodino típico. Primero se filtra la señal recibida y luego se amplifica la señal de entrada a través de un amplificador de bajo ruido (lna). Luego se mezcla con la señal con el primer Oscilador local (lo) para convertir la señal en frecuencia intermedia (if). El rendimiento acústico del circuito frontal depende principalmente del lna, el mezclador y lo. Aunque el análisis tradicional del ruido Spice puede encontrar el ruido del lna, es inútil para los mezcladores y lo, ya que el ruido en estos bloques se ve gravemente afectado por la gran señal lo.

Las pequeñas señales de entrada requieren que el receptor tenga una gran función de amplificación y generalmente requiere una ganancia de 120db. En este caso de alta ganancia, cualquier señal acoplada desde el terminal de salida al terminal de entrada puede causar problemas. La razón importante para usar la arquitectura de receptor superheterogéneo es que puede distribuir la ganancia en varias frecuencias para reducir las oportunidades de acoplamiento. Esto también hace que la frecuencia del primer lo sea diferente de la frecuencia de la señal de entrada, lo que puede evitar que la señal de interferencia grande sea "contaminada" por la señal de entrada pequeña.

Por diferentes razones, en algunos sistemas de comunicación inalámbrica, la conversión directa o la arquitectura de diferencia cero pueden reemplazar la arquitectura ultra heterogénea. En esta arquitectura, la señal de entrada RF se convierte directamente en frecuencia base en un solo paso. Por lo tanto, la mayor parte de la ganancia está en la frecuencia base, y lo y la frecuencia de la señal de entrada son las mismas. En este caso hay que conocer los efectos de un pequeño número de acoplamientos y hay que establecer un modelo detallado de "trayectorias de señal dispersas", como el acoplamiento a través de un sustrato, un pin encapsulado y un cable de Unión (cable de unión) entre los acoplamientos, así como a través de un cable de alimentación.

Interferencia de canales adyacentes en la simulación de PCB de radiofrecuencia

La distorsión también juega un papel importante en los transmisores. La no lineal generada por el transmisor en el circuito de salida puede ampliar el ancho de banda de las señales transmitidas en canales adyacentes. Este fenómeno se llama "regeneración espectral". El ancho de banda del amplificador de Potencia (pa) del transmisor es limitado antes de que la señal llegue; Pero la "distorsión de intermodulación" en pa hará que el ancho de banda vuelva a aumentar. Si el ancho de banda aumenta demasiado, el transmisor no podrá cumplir con los requisitos de potencia de sus canales adyacentes. De hecho, al transmitir señales de modulación digital, no se puede utilizar Spice para predecir un mayor crecimiento del espectro. Debido a que hay que simular la transmisión de unos 1.000 símbolos (símbolos) para obtener un espectro representativo, y también se necesitan portadores de alta frecuencia, esto hará que el análisis transitorio de Spice sea poco práctico.