PCB Tecnico - Caratteristiche del circuito PCB RF

ipcb introduce le quattro caratteristiche di base del circuito PCB RF da quattro aspetti: interfaccia RF, piccolo segnale atteso, grande segnale di interferenza e interferenza dai canali adiacenti e dà i fattori importanti che richiedono particolare attenzione nel processo di progettazione PCB.

Interfaccia RF di simulazione del circuito PCB RF

Nel concetto, trasmettitore e ricevitore wireless possono essere suddivisi in due parti: frequenza fondamentale e radiofrequenza. 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 dei dati che fluiscono nel sistema. La frequenza fondamentale è utilizzata per migliorare l'affidabilità del flusso di dati e ridurre il carico imposto al mezzo di trasmissione dal trasmettitore con una velocità di trasmissione specifica dei dati. Pertanto, è necessaria molta conoscenza ingegneristica dell'elaborazione del segnale quando si progetta il circuito di frequenza fondamentale del PCB. Il circuito RF del trasmettitore può convertire 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 e convertire e ridurre la frequenza alla frequenza fondamentale.

I trasmettitori hanno due obiettivi principali di progettazione PCB: devono trasmettere potenza specifica con il minor potere possibile. In secondo luogo, non possono interferire con il normale funzionamento dei ricetrasmettitori nei canali adiacenti. In termini di 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; e, come i trasmettitori, devono consumare pochissima energia.

Grande segnale di interferenza nella simulazione del circuito PCB RF

Il ricevitore deve essere sensibile a piccoli segnali, anche in presenza di grandi segnali di interferenza (ostruzioni). Ciò si verifica quando si tenta di ricevere un segnale debole o a lungo raggio e un trasmettitore forte nelle vicinanze sta trasmettendo sul canale adiacente. Il segnale di interferenza può essere 60 ~ 70 dB più grande del segnale previsto e può bloccare la ricezione normale del segnale per mezzo di una grande quantità di copertura nella fase di ingresso del ricevitore, o far sì che il ricevitore generi troppo rumore nella fase di ingresso. Se il ricevitore viene guidato in una regione non lineare da una 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 è calcolata misurando la "distorsione di intermodulazione". Ciò comporta l'utilizzo di due onde sinusoidali o coseno con frequenze simili e situate nella banda in per guidare il segnale in ingresso, e quindi misurare il prodotto della sua modulazione interattiva. In generale, spice è un software di simulazione che richiede tempo ed è conveniente, perché deve eseguire molti cicli prima di poter ottenere la risoluzione di frequenza richiesta per comprendere la distorsione.

Circuito PCB RF

Piccolo segnale atteso nella simulazione del circuito PCB RF

Il ricevitore deve essere sensibile ai piccoli segnali di ingresso. In generale, il ricevitore può immettere una piccola potenza di 1 μ v. La sensibilità del ricevitore è limitata dal rumore generato dal suo circuito di ingresso. Pertanto, il rumore è un fattore importante nella progettazione del ricevitore PCB. Inoltre, è necessario avere la capacità di prevedere il rumore con strumenti di simulazione. La figura 1 è un tipico ricevitore supereterodina. Il segnale ricevuto viene filtrato e poi amplificato da un amplificatore a basso rumore (LNA). Il segnale viene quindi miscelato con un oscillatore locale (LO) per convertire il segnale in una 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 dall'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.

Il 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 dall'accoppiamento di nuovo all'ingresso può causare problemi. La ragione importante per utilizzare l'architettura del ricevitore supereterodina è che può distribuire il guadagno su più frequenze per ridurre la probabilità di accoppiamento. Questo rende anche la frequenza di ogni Lo diversa da quella del segnale di ingresso, che può impedire che il grande segnale di interferenza "inquina" al 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 alla frequenza fondamentale in un singolo passo, quindi la maggior parte del guadagno è nella frequenza fondamentale e lo è la stessa frequenza del segnale di ingresso. In questo caso, l'influenza di una piccola quantità di accoppiamento deve essere compresa e deve essere stabilito il 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.

Interferenza dei canali adiacenti nella simulazione del circuito PCB RF

Anche la distorsione gioca un ruolo importante nel trasmettitore. La non linearità del trasmettitore nel circuito di uscita può rendere la larghezza di banda del segnale trasmesso diffusa nei canali adiacenti. Questo fenomeno è chiamato "crescita dello spettro". Prima che il segnale raggiunga l'amplificatore di potenza (PA) del trasmettitore, la sua larghezza di banda è limitata; Tuttavia, la "distorsione dell'intermodulazione" all'interno della PA farà aumentare nuovamente la larghezza di banda. Se la larghezza di banda aumenta troppo, il trasmettitore non sarà in grado di soddisfare i requisiti di potenza dei suoi canali adiacenti. Quando si trasmettono segnali di modulazione digitale, la spezia non può essere utilizzata per prevedere la ricrescita dello spettro. Poiché circa 1000 simboli devono essere simulati per ottenere uno spettro rappresentativo e devono anche combinare vettori ad alta frequenza, questi renderanno impraticabile l'analisi transitoria delle spezie.