Technologie PCB - Caractéristiques du circuit PCB RF

IPCB présente quatre caractéristiques essentielles d'un circuit PCB RF à partir de quatre aspects: Interface RF, petit signal désiré, signal d'interférence important et interférence de canal adjacent, et donne des facteurs importants qui nécessitent une attention particulière dans le processus de conception de PCB.

Interface RF pour la simulation de circuits PCB 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 le débit de base du flux de données 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 certain débit de transmission de données. Par conséquent, lors de la conception de circuits de fréquence fondamentale pour PCB, une grande connaissance de l'ingénierie de traitement du signal est nécessaire. Le circuit radiofréquence de l'émetteur peut convertir le signal de fréquence fondamentale traité en un canal déterminé et injecter le signal dans le milieu de transmission. Inversement, le circuit RF du récepteur peut obtenir un signal du milieu de transmission et convertir et réduire la fréquence à la fréquence fondamentale.

Les émetteurs ont deux objectifs principaux de conception de PCB: ils doivent transmettre une puissance spécifique avec la puissance la plus faible possible. Deuxièmement, ils ne peuvent pas perturber le fonctionnement normal des émetteurs - récepteurs dans les canaux adjacents. En ce qui concerne les récepteurs, les PCB sont conçus avec trois objectifs principaux: premièrement, ils doivent récupérer avec précision les petits signaux; Deuxièmement, ils doivent pouvoir éliminer les signaux parasites en dehors du canal souhaité; Et, comme les émetteurs, ils doivent consommer très peu d'énergie.

Signaux de grande interférence dans la simulation de circuits PCB RF

Le récepteur doit être sensible aux petits signaux, même en présence de signaux perturbateurs importants (obstacles). Cela se produit lorsque l'on tente de recevoir un signal de transmission faible ou longue distance alors qu'un émetteur fort à proximité diffuse sur un canal adjacent. Le signal d'interférence peut être 60 ~ 70db plus grand que prévu, il peut entraver la réception normale du signal par une grande couverture de la phase d'entrée du récepteur, ou faire en sorte que le récepteur génère trop de bruit dans la phase d'entrée. Les deux problèmes ci - dessus se posent si le récepteur est entraîné dans la zone non linéaire par la source d'interférence en phase d'entrée. Pour éviter ces problèmes, l'extrémité avant du récepteur doit être très linéaire.

Par conséquent, la « linéarité» est également une considération importante dans la conception du récepteur PCB. Le récepteur étant un circuit à bande étroite, la non - linéarité est calculée en mesurant la « distorsion d'intermodulation ». Cela consiste à piloter le signal d'entrée en utilisant deux ondes sinusoïdales ou cosinus de fréquences similaires et situées dans la bande, puis à mesurer le produit de leur modulation interactive. En général, spice est un logiciel de simulation chronophage et rentable, car il doit effectuer de nombreuses boucles pour obtenir la résolution de fréquence requise pour comprendre la distorsion.

Circuit PCB RF

Petits signaux attendus dans la simulation de circuits PCB RF

Le récepteur doit être sensible aux petits signaux d'entrée. D'une manière générale, le récepteur peut entrer une faible puissance de 1° v. la sensibilité du récepteur est limitée par le bruit généré par son circuit d'entrée. Le bruit est donc un facteur important dans la conception des récepteurs PCB. En outre, il est nécessaire d'avoir la capacité de prévoir le bruit à l'aide d'outils de simulation. La figure 1 est un Récepteur superhétérodyne typique. Le signal reçu est filtré puis amplifié par un amplificateur à faible bruit (LNA). Le signal est ensuite mélangé à un oscillateur local (lo) pour convertir le signal en fréquence intermédiaire (IF). L'efficacité du bruit des circuits frontaux dépend principalement des amplificateurs à faible bruit, des mélangeurs et des amplificateurs à faible bruit. Alors que le bruit du LNA peut être trouvé par l'analyse de bruit Spice traditionnelle, il est inutile pour le mélangeur et Lo, car le bruit dans ces blocs peut être fortement affecté par un signal lo important.

Un petit signal d'entrée nécessite une grande capacité d'amplification du récepteur, ce qui nécessite généralement un gain de 120 db. Avec un gain aussi élevé, tout signal qui revient du couplage à l'entrée peut poser des problèmes. Une raison importante d'utiliser une architecture de Récepteur superhétérodyne est qu'elle permet de répartir le gain sur plusieurs fréquences afin de réduire la probabilité de couplage. Ceci permet également de rendre la fréquence de chaque lo différente de celle du signal d'entrée, ce qui permet d'éviter la "contamination" des petits signaux d'entrée par de gros signaux perturbateurs.

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, il est nécessaire de comprendre l'influence d'un petit nombre de couplages et d'établir un modèle détaillé de "chemins de signaux parasites", par example par couplage du substrat, entre les broches d'encapsulation et les lignes de jonction, et par couplage des lignes d'alimentation.

Interférence des canaux adjacents dans la simulation de circuits PCB RF

La distorsion joue également un rôle important dans l'émetteur. La non - linéarité de l'émetteur dans le circuit de sortie peut permettre d'étendre la bande passante du signal émis dans les canaux adjacents. Ce phénomène est appelé "croissance spectrale": la bande passante du signal est limitée jusqu'à ce qu'il atteigne l'amplificateur de puissance (PA) de l'émetteur; Cependant, la "distorsion d'intermodulation" au sein du pa entraînera 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, le Spice ne peut pas être utilisé pour prédire la régénération du spectre. Comme environ 1000 symboles doivent être simulés pour obtenir un spectre représentatif et qu'il est également nécessaire de combiner des porteuses haute fréquence, cela rendrait l'analyse des transitoires Spice peu pratique.