Data PCB - Mengurus ciri-ciri litar RF papan PCB

Interpret empat ciri asas sirkuit RF dari empat aspek: antaramuka RF, isyarat kecil yang diinginkan, isyarat gangguan besar, dan gangguan saluran bersebelahan, dan memberikan faktor penting yang memerlukan perhatian khusus dalam Papan PCB proses desain.

1. Antaramuka RF simulasi litar RF

Secara konseptual, penghantar tanpa wayar dan penerima boleh dibahagi menjadi dua bahagian: frekuensi dasar dan frekuensi radio. Frekuensi asas termasuk julat frekuensi isyarat input penghantar dan julat frekuensi isyarat output penerima. Lebar jalur frekuensi dasar menentukan kadar dasar yang mana data boleh mengalir dalam sistem. Frekuensi asas digunakan untuk meningkatkan kepercayaan aliran data dan mengurangkan muatan yang ditetapkan oleh penghantar pada media penghantaran pada kadar data yang diberi. Oleh itu, banyak pengetahuan teknik pemprosesan isyarat diperlukan bila merancang sirkuit frekuensi dasar pada papan PCB. Sirkuit frekuensi radio penghantar boleh tukar dan mengubah isyarat band dasar yang diproses ke saluran yang ditentukan, dan suntik isyarat ini ke dalam medium penghantaran. Sebaliknya, sirkuit RF penerima boleh mengambil isyarat dari media transmisi dan tukar dan menukarnya ke frekuensi dasar. Penghantar mempunyai dua tujuan utama rancangan PCB: Mereka mesti menghantar jumlah kuasa tertentu semasa mengkonsumsi kuasa sebanyak mungkin. Kedua adalah bahawa mereka tidak boleh mengganggu operasi normal penerima dalam saluran bersebelahan. Apabila penerima berkaitan, terdapat tiga tujuan utama reka papan PCB: pertama, mereka mesti mengembalikan isyarat kecil dengan tepat; kedua, mereka mesti dapat menghapuskan isyarat yang mengganggu diluar saluran yang diinginkan; sangat kecil.

2. Sinyal gangguan besar dalam simulasi sirkuit RF

Penerima mesti sensitif kepada isyarat kecil, walaupun ada isyarat yang mengganggu besar (pengendali). Ini berlaku bila cuba menerima penghantaran yang lemah atau jauh semasa penghantar kuat terdekat menyiarkan pada saluran bersebelahan. Isyarat yang mengganggu mungkin 60-70 dB lebih besar daripada isyarat yang diinginkan, dan boleh menghalang penerimaan isyarat normal dengan cara yang jumlah besar penyamaran berlaku pada tahap input penerima, atau penerima menghasilkan jumlah berlebihan bunyi pada tahap input. Jika penerima dipandu ke kawasan bukan linear oleh pengganggu semasa tahap input, dua masalah yang disebut di atas akan berlaku. Untuk menghindari masalah ini, bahagian depan penerima mesti sangat linear. Oleh itu, "lineariti" juga merupakan pertimbangan penting bila merancang penerima pada papan PCB. Oleh kerana penerima adalah sirkuit jangkauan sempit, ketidaklineariti diukur sebagai "gangguan intermodulasi". Ini melibatkan memandu isyarat input dengan dua gelombang sinus atau kosinus yang dekat dalam frekuensi, dalam band, dan kemudian mengukur produk intermodulasi mereka. Secara umum, SPICE adalah perisian simulasi yang menghabiskan masa dan mahal kerana ia perlu melakukan banyak gelung untuk mendapatkan resolusi frekuensi yang diperlukan untuk memahami kerosakan.

3. Isyarat kecil dijangka untuk simulasi sirkuit RF

Penerima mesti sangat sensitif untuk mengesan isyarat input kecil. Secara biasa, kuasa input ke penerima boleh sebanyak 1 μV. Sensitiviti penerima terhad oleh bunyi yang dijana oleh sirkuit input. Oleh itu, bunyi adalah pertimbangan penting bila merancang penerima di papan PCB. Lagipun, kemampuan untuk meramalkan bunyi dengan alat simulasi adalah penting. Figure 1 menunjukkan penerima superheterodyne biasa. Isyarat yang diterima ditapis dan isyarat input ditambah oleh penambah bunyi rendah (LNA). Isyarat ini kemudian dicampur dengan oscilator setempat (LO) untuk menukar isyarat ke frekuensi sementara (IF). Performasi bunyi sirkuit bahagian depan bergantung pada LNA, mixer dan LO. Sementara menggunakan analisis bunyi tradisional SPICE, ia mungkin untuk mencari bunyi LNA, ia tidak berguna untuk penyampur dan LO kerana bunyi dalam blok ini boleh dipengaruhi dengan kuat oleh isyarat LO besar. Isyarat input kecil memerlukan penerima untuk mempunyai amplifikasi yang sangat besar, biasanya setinggi 120 dB. Pada keuntungan yang tinggi, mana-mana isyarat yang dipasang dari output kembali ke input boleh menyebabkan masalah. Alasan penting untuk menggunakan arkitektur penerima superheterodyn ialah ia mengedarkan keuntungan atas beberapa frekuensi untuk mengurangkan peluang untuk menyambung. Ini juga membuat frekuensi LO berbeza dari frekuensi isyarat input, mencegah isyarat yang mengganggu besar daripada "mencemari" isyarat input kecil. Untuk sebab yang berbeza, dalam beberapa sistem komunikasi tanpa wayar, pertukaran langsung atau arkitektur homodina boleh menggantikan arkitektur superheterodyne. Dalam arkitektur ini, isyarat input RF diubah secara langsung ke frekuensi dasar dalam satu langkah, jadi kebanyakan keuntungan adalah dalam frekuensi dasar dan LO adalah frekuensi yang sama dengan isyarat input. Dalam kes ini, pengaruh sejumlah kecil sambungan mesti dipahami dan model terperinci "laluan isyarat sesat" seperti sambungan melalui substrat, pin pakej dan wayar ikatan mesti ditetapkan sambungan (wayar ikatan) dan sambungan melalui garis kuasa.

4. Gandakan saluran tambahan dalam simulasi sirkuit RF

Penggangguan juga bermain peran penting dalam penghantar. Tidak lineariti yang dicipta oleh penghantar pada litar output boleh menyebar lebar bandwidth bagi isyarat yang dihantar melalui saluran frekuensi bersebelahan. Fenomen ini dipanggil "pertumbuhan semula spektral". Before the signal reaches the power amplifier (PA) of the transmitter, lebar bandnya terbatas; tetapi "gangguan intermodulasi" dalam PA menyebabkan lebar band meningkat lagi. Jika lebar band ditambah terlalu banyak, penghantar tidak akan dapat memenuhi keperluan kuasa saluran sebelah. Apabila menghantar isyarat modulasi digital, ia praktikal mustahil untuk menggunakan SPICE untuk meramalkan pertumbuhan semula spektral. Because transmission operations of about 1000 digital symbols must be simulated to obtain a representative spectrum and also need to incorporate high frequency carriers, ini membuat analisis SPICE sementara tidak praktik pada Papan PCB.