Технология PCB - Особенности радиочастотной схемы PCB

В IPCB представлены четыре основные характеристики радиочастотных схем PCB по четырем аспектам: радиочастотный интерфейс, малый ожидаемый сигнал, сигнал больших помех и помехи соседних каналов, и даны важные факторы, требующие особого внимания при проектировании PCB.

радиочастотный интерфейс для моделирования схемы PCB

Концептуально радиопередатчик и приемник можно разделить на две части: базовую и радиочастотную. Базовая частота включает частотный диапазон входного сигнала передатчика и частотную область выходного сигнала приемника. Пропускная способность базовой частоты определяет базовую скорость потока данных в системе. Базовые частоты используются для повышения надежности потока данных и уменьшения нагрузки передатчика на передающий носитель при определенной скорости передачи данных. Поэтому при проектировании схем базовой частоты PCB требуется большое количество технических знаний по обработке сигналов. Радиочастотная схема передатчика может преобразовывать обработанный сигнал базовой частоты в указанный канал и вводить сигнал в передающую среду. Вместо этого RF - схема приемника может получать сигналы от передающей среды и преобразовывать частоту и снижать ее до базовой частоты.

Трансформаторы имеют две основные цели проектирования PCB: они должны передавать определенную мощность с минимальной возможной мощностью. Во - вторых, они не могут мешать нормальной работе приемопередатчиков в соседних каналах. Что касается приемников, то ПХБ предназначены для трех основных целей: во - первых, они должны точно восстанавливать небольшие сигналы; Во - вторых, они должны быть способны удалять помеховые сигналы за пределами ожидаемого канала; И, как и передатчики, они должны потреблять очень мало энергии.

Большие помехи в моделировании радиочастотной схемы PCB

Приемник должен быть чувствительным к малому сигналу, даже если существует большой помеховой сигнал (препятствие). Это происходит, когда вы пытаетесь получить слабый или дальний сигнал передачи, в то время как близлежащий мощный передатчик вещает по соседнему каналу. Сигнал помех может быть на 60 - 70 дБ больше, чем ожидалось, и может препятствовать нормальному приему сигнала с помощью большого покрытия входной фазы приемника или создавать слишком много шума на входной фазе приемника. Эти две проблемы возникают, если приемник управляется источником помех в нелинейной области на входной фазе. Чтобы избежать этих проблем, передняя часть приемника должна быть очень линейной.

Поэтому « линейность» также является важным соображением при проектировании приемников PCB. Поскольку приемник является узкополосной схемой, нелинейность вычисляется путем измерения « интермодуляционных искажений». Это включает в себя использование двух синусоидальных или косинусных волн с одинаковой частотой, расположенных в полосе, для управления входным сигналом, а затем измерения произведения его интерактивной модуляции. В целом, spice является трудоемким и экономически эффективным аналоговым программным обеспечением, поскольку ему приходится выполнять много циклов, чтобы получить необходимое частотное разрешение для понимания искажений.

схема RF PCB

Небольшие ожидаемые сигналы в моделировании схемы PCB RF

Приемник должен быть чувствительным к небольшим входным сигналам. Как правило, приемник может вводить небольшую мощность 1°V. Чувствительность приемника ограничена шумом, создаваемым его входной цепью. Поэтому шум является важным фактором в проектировании приемников PCB. Кроме того, необходимо иметь возможность прогнозировать шум с помощью инструментов моделирования. Рисунок 1 - типичный супергетеродинный приемник. Полученный сигнал фильтруется, а затем усиливается малошумным усилителем (LNA). Затем сигнал смешивается с локальным генератором (LO) для преобразования сигнала в среднюю частоту (if). Эффективность шума передней цепи в основном зависит от малошумных усилителей, смесителей и малошумных усилителей. В то время как шум LNA можно найти с помощью традиционного анализа шума spice, он бесполезен для смесителей и lo, поскольку шум в этих блоках сильно зависит от большого сигнала lo.

Небольшие входные сигналы требуют, чтобы приемник имел большую функцию усиления, которая обычно требует усиления 120 дБ. При таком высоком усилении любой сигнал от связи к входу может вызвать проблемы. Важной причиной использования архитектуры супергетеродинных приемников является то, что она может распределять усиление по нескольким частотам, чтобы уменьшить вероятность связи. Это также делает частоту каждого Lo отличной от частоты входного сигнала, предотвращая « загрязнение» больших помеховых сигналов небольшими входными сигналами.

По разным причинам в некоторых системах беспроводной связи прямое преобразование или нулевая архитектура может заменить супергетеродинную архитектуру. В этой архитектуре входной сигнал RF преобразуется непосредственно в базовую частоту за один шаг, поэтому большая часть усиления находится в базовой частоте, а lo имеет ту же частоту, что и входной сигнал. В этом случае необходимо понять влияние небольших соединений и создать детальную модель « пути рассеянного сигнала», такую как связь через подложку, связь между запечатанными выводами и соединительными линиями и связь через линии электропитания.

интерференция соседних каналов в моделировании радиочастотной схемы PCB

Искажения также играют важную роль в передатчике. Нелинейность передатчика в выходной цепи может расширить полосу пропускания передающего сигнала в соседнем канале. Это явление называется « ростом спектра». Пропускная способность сигнала ограничена до тех пор, пока он не достигнет усилителя мощности (PA) передатчика; Однако « интермодуляционное искажение» внутри PA приведет к повторному увеличению пропускной способности. Если пропускная способность увеличивается слишком сильно, передатчик не сможет удовлетворить требования к мощности соседних каналов. При передаче сигналов цифровой модуляции spice не может использоваться для прогнозирования регенерации спектра. Поскольку для получения репрезентативного спектра необходимо смоделировать около 1000 символов, а также комбинировать высокочастотные несущие, все это сделает анализ переходных процессов spice непрактичным.