Notizie PCB - Quattro caratteristiche di base del circuito RF PCB

Questo articolo interpreta le quattro caratteristiche di base del circuito RF da quattro aspetti: interfaccia RF, piccolo segnale atteso, grande segnale di interferenza e interferenza dei canali adiacenti e fornisce i fattori importanti che richiedono particolare attenzione nel processo di progettazione PCB.

1. Interfaccia di simulazione del circuito RF

Nel concetto, trasmettitore e ricevitore wireless possono essere suddivisi in due parti: frequenza fondamentale e RF. La frequenza fondamentale comprende la gamma di frequenza del segnale di ingresso del trasmettitore e la gamma di frequenza del segnale di uscita del ricevitore. La larghezza di banda della frequenza fondamentale determina la velocità di base alla quale i dati possono fluire nel sistema. La frequenza fondamentale è utilizzata per migliorare l'affidabilità del flusso di dati e ridurre il carico imposto dal trasmettitore sul mezzo di trasmissione con una specifica velocità di trasmissione dati. Pertanto, quando si progetta circuito di frequenza fondamentale con PCB, è richiesta molta conoscenza ingegneristica dell'elaborazione del segnale. Il circuito RF del trasmettitore può convertire e sollevare il segnale di frequenza fondamentale elaborato al canale specificato e iniettare il segnale nel mezzo di trasmissione. Al contrario, il circuito RF del ricevitore può ottenere il segnale dal mezzo di trasmissione, convertire e ridurre la frequenza alla frequenza fondamentale.

I trasmettitori hanno due obiettivi principali di progettazione PCB: il primo è che devono trasmettere potenza specifica con il minor consumo energetico. In secondo luogo, non possono interferire con il normale funzionamento dei ricetrasmettitori nei canali adiacenti. Per quanto riguarda il ricevitore, ci sono tre obiettivi principali di progettazione PCB: in primo luogo, devono ripristinare accuratamente il piccolo segnale; In secondo luogo, devono essere in grado di rimuovere segnali di interferenza diversi dal canale desiderato; Infine, come i trasmettitori, devono consumare pochissima energia.

2. Grande segnale di interferenza nella simulazione del circuito RF

Il ricevitore deve essere sensibile a piccoli segnali, anche quando c'è un segnale di interferenza grande (barriera). Ciò si verifica quando si cerca di ricevere un segnale di trasmissione debole o a lungo raggio e ci sono trasmettitori potenti nelle vicinanze che trasmettono in canali adiacenti. Il segnale di interferenza può essere 60 ~ 70 dB più grande del segnale previsto e la ricezione del segnale normale può essere bloccata da una grande quantità di copertura nella fase di ingresso del ricevitore, o facendo sì che il ricevitore generi troppo rumore nella fase di ingresso. Se il ricevitore viene guidato nella regione non lineare dalla sorgente di interferenza nella fase di ingresso, si verificheranno i due problemi sopra indicati. Per evitare questi problemi, l'estremità anteriore del ricevitore deve essere molto lineare.

Pertanto, la "linearità" è anche una considerazione importante nella progettazione del ricevitore PCB. Poiché il ricevitore è un circuito a banda stretta, la non linearità viene contata misurando la "distorsione di intermodulazione". Ciò comporta l'utilizzo di due onde sinusoidali o coseno con frequenze simili e situate nella banda centrale per guidare il segnale in ingresso, e quindi misurare il prodotto della loro modulazione interattiva. In generale, spice è un software di simulazione che richiede tempo ed è conveniente, perché deve eseguire molte operazioni cicliche prima di poter ottenere la risoluzione di frequenza richiesta per comprendere la distorsione.

3. Piccolo segnale atteso di 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 μ V. La sensibilità del ricevitore è limitata dal rumore generato dal suo circuito di ingresso. Pertanto, il rumore è una considerazione importante nella progettazione del ricevitore PCB. Inoltre, la capacità di prevedere il rumore con strumenti di simulazione è indispensabile. Fig. 1 è un tipico ricevitore supereterodina. Il segnale ricevuto viene filtrato e poi amplificato da un amplificatore a basso rumore (LNA). Il primo oscillatore locale (LO) viene poi utilizzato per mescolare con il segnale per convertire il segnale in frequenza intermedia (se). L'efficienza acustica del circuito front-end dipende principalmente da LNA, mixer e lo. Anche se il rumore di LNA può essere trovato utilizzando l'analisi tradizionale del rumore delle spezie, è inutile per mixer e lo, perché il rumore in questi blocchi sarà seriamente influenzato da grandi segnali LO.

Un piccolo segnale di ingresso richiede che il ricevitore abbia una grande funzione di amplificazione, che di solito richiede un guadagno di 120 dB. Con un guadagno così elevato, qualsiasi segnale accoppiato dall'uscita all'ingresso può causare problemi. La ragione importante per utilizzare l'architettura del ricevitore supereterodina è che può distribuire il guadagno in più frequenze per ridurre la probabilità di accoppiamento. Questo rende anche la frequenza del primo LO diversa da quella del segnale di ingresso, che può impedire al grande segnale di interferenza di "inquinare" il piccolo segnale 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 nella frequenza fondamentale in un unico passo. Pertanto, la maggior parte del guadagno è nella frequenza fondamentale e lo LO è lo stesso della frequenza del segnale in ingresso. In questo caso, l'influenza di una piccola quantità di accoppiamento deve essere compresa e deve essere stabilito un modello dettagliato di "percorso del segnale vagante", come l'accoppiamento attraverso il substrato, l'accoppiamento tra il perno del pacchetto e il filo di legame e l'accoppiamento attraverso la linea elettrica.

4. Interferenza dei canali adiacenti nella simulazione del circuito RF

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 (PA) del trasmettitore, la sua larghezza di banda è limitata; Tuttavia, la "distorsione di intermodulazione" in PA causerà un nuovo aumento della larghezza di banda. Se la larghezza di banda aumenta troppo, il trasmettitore non soddisfa i requisiti di potenza dei suoi canali adiacenti. Quando si trasmettono segnali di modulazione digitale, infatti, le spezie non possono essere utilizzate per prevedere la ricrescita dello spettro. Perché la trasmissione di circa 1000 simboli digitali deve essere simulata per ottenere uno spettro rappresentativo, e deve anche essere combinata con vettori ad alta frequenza, il che renderà impraticabile l'analisi transitoria delle spezie.