Notizie PCB - Cardatura delle caratteristiche del circuito RF PCB

Interfaccia Rf per la simulazione del circuito rf

Nel concetto, trasmettitore e ricevitore wireless possono essere suddivisi in frequenza fondamentale e radiofrequenza. La frequenza fondamentale comprende la gamma di frequenze del segnale di ingresso del trasmettitore e del segnale di uscita del ricevitore. La larghezza di banda della frequenza fondamentale determina la velocità di base alla quale i dati possono fluire attraverso il sistema. La frequenza fondamentale è utilizzata per migliorare l'affidabilità del flusso di dati e per ridurre il carico imposto dal trasmettitore sul mezzo di trasmissione ad una specifica velocità di trasferimento dati. Pertanto, molte conoscenze ingegneristiche di elaborazione del segnale sono necessarie quando PCB progetta circuito di frequenza fondamentale. Il circuito rf del trasmettitore converte ed eleva il segnale di banda base elaborato ad un canale specificato e inietta il segnale nel mezzo di trasmissione. Al contrario, il circuito RF del ricevitore può acquisire il segnale dal mezzo di trasmissione e convertire e ridurre la frequenza alla frequenza fondamentale.

I trasmettitori hanno due obiettivi principali di progettazione PCB: devono emettere una quantità specifica di energia con il minor consumo possibile. In secondo luogo, non possono interferire con il normale funzionamento dei ricetrasmettitori nei canali adiacenti. Per quanto riguarda i ricevitori, ci sono tre obiettivi principali di progettazione PCB: in primo luogo, devono ripristinare accuratamente i piccoli segnali; In secondo luogo, devono essere in grado di rimuovere i segnali di interferenza al di fuori del canale desiderato; Come i trasmettitori, devono consumare pochissima energia.

Simulazione del circuito Rf di segnali di interferenza di grandi dimensioni

Il ricevitore deve essere sensibile a piccoli segnali, anche in presenza di grandi segnali interferenti (barriere). Ciò si verifica quando si tenta di ricevere un segnale debole o distante di trasmissione con un potente trasmettitore nelle vicinanze che trasmette su un canale adiacente. Il segnale di interferenza può essere 60 ~ 70 dB più grande del segnale previsto e il segnale normale può essere bloccato da una grande quantità di copertura nella fase di ingresso del ricevitore, o facendo sì che il ricevitore produca troppo rumore nella fase di ingresso. Entrambi questi problemi possono verificarsi se il ricevitore viene guidato in una regione non lineare da una fonte di interferenza durante la fase di ingresso. Per evitare questi problemi, l'estremità anteriore del ricevitore deve essere molto lineare.

Pertanto, la linearità è anche una considerazione importante quando si progetta un ricevitore PCB. Poiché il ricevitore è un circuito a frequenza stretta, la non linearità viene misurata misurando la "distorsione di intermodulazione". Ciò comporta la trasmissione di un segnale di ingresso con due onde sinusoidali o coseno di frequenza simile, situate nella banda centrale di frequenza, e quindi la misurazione del prodotto della loro intermodulazione. SPICE era generalmente una simulazione dispendiosa e costosa in quanto doveva eseguire molti loop per ottenere la risoluzione di frequenza necessaria per comprendere la distorsione.

Piccoli segnali attesi per la simulazione del circuito rf

Il ricevitore deve essere sensibile al rilevamento di piccoli segnali di ingresso. In generale, la potenza in ingresso del ricevitore può essere piccola fino a 1 μV. La sensibilità di un ricevitore è limitata dal rumore prodotto dal suo circuito di ingresso. Pertanto, il rumore è una considerazione importante quando si progetta un ricevitore PCB. Inoltre, la capacità di prevedere il rumore con strumenti di simulazione è essenziale. La figura 1 mostra un tipico ricevitore supereterodina. Il segnale ricevuto viene filtrato e il segnale in ingresso viene amplificato da un amplificatore a basso rumore (LNA). Il segnale viene quindi miscelato con un oscillatore locale (LO) per convertirlo in una frequenza intermedia (IF). L'efficienza acustica del circuito front-end dipende principalmente da LNA, Mixer e LO. Anche se è possibile trovare il rumore LNA utilizzando la tradizionale analisi del rumore SPICE, è inutile per mixer e LO perché il rumore in questi blocchi è pesantemente influenzato dal grande segnale LO.

Il piccolo segnale di ingresso richiede che il ricevitore abbia una capacità di amplificazione molto elevata, solitamente con un guadagno di 120 dB. Con un guadagno così elevato, qualsiasi accoppiamento del segnale dall'uscita all'ingresso può causare problemi. Un motivo importante per utilizzare un'architettura di ricevitore supereterodina è che può distribuire il guadagno su più frequenze per ridurre la possibilità di accoppiamento. Questo rende anche la frequenza LO diversa da quella del segnale in ingresso, impedendo ai grandi segnali interferenti di "contaminare" il piccolo segnale in ingresso.

Per motivi diversi, la conversione diretta o l'architettura omodina può sostituire l'architettura supereterodina in alcuni sistemi di comunicazione wireless. In questa architettura, il segnale di ingresso RF viene convertito direttamente alla frequenza fondamentale in un singolo passo, quindi la maggior parte del guadagno è nella frequenza fondamentale e LO è la stessa della frequenza del segnale di ingresso. In questo caso, si devono comprendere gli effetti di alcuni accoppiamenti e si deve stabilire un modello dettagliato del "percorso del segnale randagio", come accoppiamenti attraverso substrato, accoppiamenti tra perni di pacchetto e filo bondo, e accoppiamenti attraverso linee elettriche.

Interferenza di canali adiacenti nella simulazione di circuiti RF

Anche la distorsione gioca un ruolo importante nell'emettitore. La non linearità del trasmettitore nel circuito di uscita può causare la diffusione della larghezza di banda del segnale trasmesso su canali adiacenti. Questo fenomeno è chiamato ricrescita spettrale. La larghezza di banda del segnale è limitata fino a raggiungere l'amplificatore di potenza del trasmettitore (PA). Ma la "distorsione della modulazione" in PA fa aumentare nuovamente la 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, SPICE è praticamente impossibile prevedere la ricrescita dello spettro. Poiché circa 1.000 trasmissioni simbolo dovevano essere simulate per ottenere uno spettro rappresentativo, e vettori ad alta frequenza combinati, l'analisi transitoria di SPICE sarebbe stata impraticabile.