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Here, the four basic characteristics of radio frequency circuits will be interpreted from the four aspects of the radio frequency interface, small expected signal, grande segnale di interferenza, and adjacent channel interference, e vengono dati i fattori importanti che richiedono particolare attenzione nel processo di progettazione del PCB.
Interfaccia RF di simulazione del circuito RF
The wireless transmitter and receiver are conceptually divided into two parts: base frequency and radio frequency. La frequenza fondamentale comprende la gamma di frequenza del segnale in ingresso del trasmettitore e la gamma di frequenza del segnale in uscita del ricevitore. The bandwidth of the fundamental frequency determines the fundamental rate at which data can flow in the system. La frequenza di base è utilizzata per migliorare l'affidabilità del flusso di dati e ridurre il carico imposto dal trasmettitore sul mezzo di trasmissione con una velocità di trasmissione dati specifica. Therefore, a lot of signal processing engineering knowledge is required when designing a fundamental frequency circuit on a PCB board. The radio frequency circuit of the transmitter can convert and up-convert the processed baseband signal to a designated channel, e iniettare questo segnale nel mezzo di trasmissione. On the contrary, il circuito di radiofrequenza del ricevitore può ottenere il segnale dal mezzo di trasmissione, and convert and reduce the frequency to the base frequency.
Il trasmettitore ha due obiettivi principali di progettazione PCB: il primo è che devono trasmettere una potenza specifica consumando la minore potenza possibile. Il secondo è che non possono interferire con il normale funzionamento dei ricetrasmettitori nei canali adiacenti. As far as the receiver is concerned, ci sono tre obiettivi principali di progettazione PCB: primo, they must accurately restore small signals; second, devono essere in grado di rimuovere i segnali interferenti al di fuori del canale desiderato; e ultimo, like the transmitter, devono consumare energia Molto piccola.
Circuito di radiofrequenza simulation of large interference signals
The receiver must be very sensitive to small signals, even when there are large interference signals (obstructions). This situation occurs when trying to receive a weak or long-distance transmission signal, e un potente trasmettitore nelle vicinanze sta trasmettendo in un canale adiacente. The interfering signal may be 60~70 dB larger than the expected signal, e può essere utilizzato in una grande quantità di copertura durante la fase di ingresso del ricevitore, or the receiver can generate excessive noise during the input stage to block the reception of normal signals. Se il ricevitore è guidato in una regione non lineare dalla sorgente di interferenza durante la fase di ingresso, the above two problems will occur. Per evitare questi problemi, the front end of the receiver must be very linear.
Pertanto, la "linearità" è anche una considerazione importante nella progettazione PCB del ricevitore. Poiché il ricevitore è un circuito a banda stretta, la non linearità è misurata misurando "distorsione di intermodulazione (distorsione di intermodulazione)" per contare. Ciò comporta l'utilizzo di due onde sinusoidali o onde coseno con frequenze simili situate nella banda centrale per guidare il segnale in ingresso e quindi misurare il prodotto della sua intermodulazione. In generale, SPICE è un software di simulazione che richiede molto tempo e costi, perché deve eseguire molte operazioni di loop per ottenere la risoluzione di frequenza richiesta per comprendere la distorsione.
Il piccolo segnale atteso della simulazione del circuito RF
Il ricevitore deve essere molto sensibile per rilevare piccoli segnali di ingresso. In generale, la potenza in ingresso del ricevitore può essere piccola fino a 1 μV. La sensibilità del ricevitore è limitata dal rumore generato dal suo circuito di ingresso. Pertanto, il rumore è una considerazione importante nella progettazione PCB del ricevitore. Inoltre, la capacità di prevedere il rumore con strumenti di simulazione è indispensabile. La figura 1 è un tipico ricevitore supereterodina. Il segnale ricevuto viene filtrato prima, e poi il segnale in ingresso viene amplificato da un amplificatore a basso rumore (LNA). Quindi utilizzare il primo oscillatore locale (LO) per mescolare con questo segnale per convertire questo segnale in una frequenza intermedia (IF). Le prestazioni acustiche del circuito front-end dipendono principalmente dal LNA, dal mixer e dallo LO. Anche se la tradizionale analisi del rumore SPICE può trovare il rumore del LNA, è inutile per il mixer e lo, perché il rumore in questi blocchi sarà gravemente influenzato dal grande segnale LO.
A small input signal requires the receiver to have a great amplifying function, di solito, a gain of 120 dB is required. Con un guadagno così alto, any signal coupled from the output terminal back to the input terminal may cause problems. Il motivo importante per utilizzare l'architettura del ricevitore supereterodina è che può distribuire il guadagno in più frequenze per ridurre la possibilità di accoppiamento. This also makes the frequency of the first LO differ from the frequency of the input signal, che può impedire che grandi segnali di interferenza siano "contaminati" con piccoli segnali di ingresso.
Per motivi diversi, in alcuni sistemi di comunicazione wireless, la conversione diretta o l'architettura omodina possono sostituire l'architettura supereterodina. In questa architettura, il segnale di ingresso RF viene convertito direttamente alla frequenza fondamentale in un unico passaggio. Pertanto, la maggior parte del guadagno è nella frequenza fondamentale e la frequenza del LO e del segnale in ingresso è la stessa. In questo caso, l'influenza di una piccola quantità di accoppiamento deve essere compresa e deve essere stabilito un modello dettagliato del "percorso del segnale randagio", come l'accoppiamento attraverso il substrato, i perni del pacchetto e i fili di legame (Bondwire) tra l'accoppiamento e l'accoppiamento attraverso la linea elettrica.
Adjacent channel interference in RF PCB simulation
Anche la distorsione gioca un ruolo importante nel trasmettitore. La non linearità generata dal trasmettitore nel circuito di uscita può diffondere la larghezza di banda del segnale trasmesso nei canali adiacenti. Questo fenomeno è chiamato "ricrescita spettrale". Prima che il segnale raggiunga l'amplificatore di potenza del trasmettitore (PA), la sua larghezza di banda è limitata; ma la "distorsione dell'intermodulazione" nella PA farà aumentare di nuovo la larghezza di banda. Se la larghezza di banda è aumentata troppo, il trasmettitore non sarà in grado di soddisfare i requisiti di potenza dei suoi canali adiacenti. Quando si trasmettono segnali modulati digitalmente, infatti, è impossibile utilizzare SPICE per prevedere l'ulteriore crescita dello spettro. Poiché la trasmissione di circa 1.000 simboli (simbolo) deve essere simulata per ottenere uno spettro rappresentativo, e sono necessarie anche onde portanti ad alta frequenza, il che renderà l'analisi transitoria SPICE impraticabile.
