Blogue PCB - Caractéristiques du circuit RF de la carte PCB cardée

Expliquer les quatre caractéristiques essentielles d'un circuit RF à partir des quatre aspects de l'interface RF, du petit signal désiré, du signal d'interférence important et de l'interférence du canal adjacent, et donner des facteurs importants qui nécessitent une attention particulière dans le processus de conception de la carte PCB.

1. Interface RF pour la simulation de circuit RF

Conceptuellement, un émetteur et un récepteur sans fil peuvent être divisés en deux parties: la fréquence fondamentale et la fréquence radio. La fréquence fondamentale comprend la plage de fréquences du signal d'entrée de l'émetteur et la plage de fréquences du signal de sortie du récepteur. La bande passante de la fréquence fondamentale détermine la fréquence fondamentale à laquelle les données circulent dans le système. La fréquence fondamentale est utilisée pour améliorer la fiabilité du flux de données et réduire la charge imposée par l'émetteur sur le support de transmission à un débit de données donné. Par conséquent, beaucoup de connaissances en ingénierie de traitement du signal sont nécessaires lors de la conception de circuits de fréquence fondamentale sur des cartes PCB. Le circuit radiofréquence de l'émetteur peut convertir et monter en fréquence le signal en bande de base traité dans un canal déterminé et injecter ce signal dans le milieu de transmission. A l'inverse, le circuit RF du récepteur peut prélever le signal du milieu de transmission et le convertir en fréquence fondamentale. Les transmetteurs ont deux objectifs principaux de conception de PCB: ils doivent transmettre une puissance spécifique tout en consommant le moins d’énergie possible. La seconde est qu'ils ne peuvent pas interférer avec le fonctionnement normal des émetteurs - récepteurs dans les canaux adjacents. En ce qui concerne les récepteurs, les cartes PCB sont conçues avec trois objectifs principaux: premièrement, elles doivent reproduire avec précision les petits signaux; Deuxièmement, ils doivent pouvoir éliminer les signaux parasites en dehors du canal souhaité; Très petit.

2. Signal de grande interférence dans la simulation de circuit RF

Le récepteur doit être sensible aux petits signaux, même en présence de signaux perturbateurs importants (Bloqueurs). Cela se produit lorsqu'un émetteur puissant à proximité diffuse sur un canal adjacent et tente de recevoir une transmission faible ou lointaine. Le signal d'interférence peut être supérieur de 60 à 70 DB au signal souhaité et bloquer la réception normale du signal de manière à ce qu'une couverture importante apparaisse à l'étage d'entrée du récepteur ou que le récepteur génère un bruit excessif à l'étage d'entrée. Les deux problèmes ci - dessus se posent si la source d'interférence entraîne le récepteur dans la zone non linéaire pendant l'étage d'entrée. Pour éviter ces problèmes, l'extrémité avant du récepteur doit être très linéaire. Par conséquent, la « linéarité» est également une considération importante lors de la conception d'un récepteur sur une carte PCB. Comme le récepteur est un circuit à bande étroite, la non - linéarité est mesurée comme une « distorsion d'intermodulation ». Cela consiste à piloter le signal d'entrée avec deux ondes sinusoïdales ou cosinus de fréquence et de bande voisines, puis à mesurer leurs produits d'intermodulation. En général, spice est un logiciel de simulation long et coûteux, car il doit effectuer de nombreuses boucles pour obtenir la résolution de fréquence requise pour comprendre la distorsion.

3. Petit signal désiré pour la simulation de circuit RF

Le récepteur doit être très sensible à la détection de petits signaux d'entrée. Typiquement, la puissance d'entrée du récepteur peut être aussi faible que 1°v. La sensibilité du récepteur est limitée par le bruit généré par son circuit d'entrée. Par conséquent, le bruit est une considération importante lors de la conception d'un récepteur sur une carte PCB. De plus, la capacité d'anticiper le bruit à l'aide d'outils de simulation est indispensable. La figure 1 montre un Récepteur superhétérodyne typique. Le signal reçu est filtré et le signal d'entrée est amplifié par un amplificateur à faible bruit (LNA). Ce signal est ensuite mélangé à un oscillateur local (lo) pour convertir ce signal en fréquence intermédiaire (IF). La performance sonore du circuit frontal dépend principalement du LNA, du mélangeur et du lo. Bien que le bruit LNA puisse être trouvé en utilisant l'analyse de bruit Spice traditionnelle, cela est inutile pour les mélangeurs et Lo, car le bruit dans ces blocs peut être fortement affecté par un signal lo important. Les petits signaux d'entrée nécessitent un très grand grossissement du récepteur, généralement jusqu'à 120 db. Avec un gain aussi élevé, tout signal couplé de la sortie à l'entrée peut poser problème. Une raison importante d'utiliser une architecture de Récepteur superhétérodyne est qu'elle répartit le gain sur plusieurs fréquences afin de réduire les possibilités de couplage. Cela rend également la fréquence de lo différente de celle du signal d'entrée, empêchant les signaux perturbateurs importants de "contaminer" les petits signaux d'entrée. Dans certains systèmes de communication sans fil, les architectures à conversion directe ou à différence nulle peuvent remplacer les architectures hyperhétérodynes pour différentes raisons. Dans cette architecture, le signal d'entrée RF est directement converti en fréquence fondamentale en une étape, de sorte que la majorité du gain est dans la fréquence fondamentale, lo étant la même fréquence que le signal d'entrée. Dans ce cas, l'influence d'un petit nombre de couplages doit être comprise et un modèle détaillé de "chemins de signaux parasites" doit être établi, par example un couplage par le substrat, les broches d'encapsulation et les lignes de jonction (lignes de jonction) et un couplage par les lignes d'alimentation.

4. Interférence de canal adjacent dans la simulation de circuit RF

La distorsion joue également un rôle important dans l'émetteur. La non - linéarité générée par l'émetteur au niveau du circuit de sortie peut étendre la bande passante du signal émis sur les canaux fréquentiels adjacents. Ce phénomène est appelé « régénération spectrale ». La bande passante du signal est limitée jusqu'à ce qu'il atteigne l'amplificateur de puissance (PA) de l'émetteur; Mais la "distorsion d'intermodulation" au sein du pa entraîne une nouvelle augmentation de la bande passante. Si la bande passante augmente trop, l'émetteur ne sera pas en mesure de répondre aux exigences de puissance de ses canaux adjacents. Lors de la transmission d'un signal modulé numériquement, il est pratiquement impossible d'utiliser Spice pour prédire la régénération spectrale. Du fait qu'une opération de transmission d'environ 1000 symboles numériques doit être simulée pour obtenir un spectre représentatif et qu'il est également nécessaire d'inclure une porteuse haute fréquence, celles - ci rendent l'analyse transitoire Spice peu pratique sur une carte PCB.