Denne artikel forklarer de 4 grundlæggende karakteristika ved RF-kredsløb ud fra fire aspekter: RF-interface, lille forventet signal, stort interferenssignal og interferens fra tilstødende kanaler, og giver vigtige faktorer, der kræver særlig opmærksomhed i PCB-designprocessen.
RF-kredsløbssimulering af RF-grænsefladen
Trådløs sender og modtager i konceptet, kan opdeles i to dele af den grundlæggende frekvens og radiofrekvens.Grundfrekvensen indeholder frekvensområdet for senderens indgangssignal og frekvensområdet for modtagerens udgangssignal.Båndbredden af grundfrekvensen bestemmer den grundlæggende hastighed, hvormed data kan flyde i systemet.Grundfrekvensen bruges til at forbedre pålideligheden af datastrømmen og til at reducere den belastning, som transmitteren pålægger transmissionsmediet ved en given datahastighed.Derfor kræver PCB-designet af det grundlæggende frekvenskredsløb omfattende viden om signalbehandlingsteknik.Senderens RF-kredsløb konverterer og opskalerer det behandlede grundfrekvenssignal til en specificeret kanal og injicerer dette signal i transmissionsmediet.Modsat modtager modtagerens RF-kredsløb signalet fra transmissionsmediet og konverterer og nedskalerer det til grundfrekvensen.
Sendere har to primære PCB-designmål: det første er, at de skal transmittere en bestemt mængde strøm, mens de bruger den mindst mulige mængde strøm.Den anden er, at de ikke kan forstyrre den normale drift af transceiveren i tilstødende kanaler.Med hensyn til modtageren er der tre primære PCB-designmål: For det første skal de nøjagtigt gendanne små signaler;for det andet skal de være i stand til at fjerne interferenssignaler uden for den ønskede kanal;det sidste punkt er det samme som senderen, de skal bruge meget lidt strøm.
RF-kredsløbssimulering af store interfererende signaler
Modtagere skal være følsomme over for små signaler, selv når der er store interfererende signaler (blokkere).Denne situation opstår, når man forsøger at modtage et svagt eller fjernt sendesignal med en kraftfuld sender, der udsender i den tilstødende kanal i nærheden.Det forstyrrende signal kan være 60 til 70 dB større end det forventede signal og kan blokere modtagelsen af det normale signal i modtagerens inputfase med en stor dækning eller ved at få modtageren til at generere en for stor mængde støj i input fase.De to ovenfor nævnte problemer kan opstå, hvis modtageren i inputtrinnet drives ind i området med ikke-linearitet af interferenskilden.For at undgå disse problemer skal frontenden af modtageren være meget lineær.
Derfor er "linearitet" også en vigtig overvejelse, når modtagerens printkort designes.Da modtageren er et smalbåndskredsløb, så er ulineariteten at måle "intermodulationsforvrængning (intermodulationsforvrængning)" til statistikken.Dette involverer at bruge to sinus- eller cosinusbølger med lignende frekvens og placeret i centerbåndet (i båndet) til at drive inputsignalet og derefter måle produktet af dets intermodulationsforvrængning.I det store og hele er SPICE en tidskrævende og dyr simuleringssoftware, fordi den skal udføre mange cyklusser, før den kan opnå den ønskede frekvensopløsning for at forstå forvrængningen.
RF-kredsløbssimulering af lille ønsket signal
Modtageren skal være meget følsom til at registrere små indgangssignaler.Generelt kan modtagerens indgangseffekt være så lille som 1 μV.modtagerens følsomhed er begrænset af den støj, der genereres af dens indgangskredsløb.Derfor er støj en vigtig overvejelse, når man designer en modtager til PCB.Desuden er det vigtigt at have evnen til at forudsige støj med simuleringsværktøjer.Figur 1 er en typisk superheterodyn (superheterodyn) modtager.Det modtagne signal filtreres først, og derefter forstærkes indgangssignalet med en lavstøjsforstærker (LNA).Den første lokale oscillator (LO) bruges derefter til at blande med dette signal for at konvertere dette signal til mellemfrekvens (IF).Front-end (front-end) kredsløbsstøjeffektivitet afhænger hovedsageligt af LNA, mixer (mixer) og LO.Selv om brugen af konventionel SPICE støjanalyse, kan du kigge efter LNA-støjen, men for mixeren og LO, er det ubrugeligt, fordi støjen i disse blokke, vil være et meget stort LO-signal alvorligt påvirket.
Det lille indgangssignal kræver, at modtageren er ekstremt forstærket, hvilket normalt kræver en forstærkning så høj som 120 dB.Ved så høj en forstærkning kan ethvert signal koblet fra udgangen (kobler) tilbage til indgangen skabe problemer.Den vigtige grund til at bruge super outlier-modtagerarkitekturen er, at den gør det muligt at fordele forstærkningen over flere frekvenser for at reducere chancen for kobling.Dette gør også, at den første LO-frekvens er forskellig fra indgangssignalets frekvens, kan forhindre stor interferenssignal "forurening" til det lille indgangssignal.
Af forskellige årsager, i nogle trådløse kommunikationssystemer, kan direkte konvertering (direkte konvertering) eller intern differentiel (homodyne) arkitektur erstatte den ultra-ydre differentialarkitektur.I denne arkitektur konverteres RF-indgangssignalet direkte til grundfrekvensen i et enkelt trin, så det meste af forstærkningen er i grundfrekvensen, og LO er på samme frekvens som indgangssignalet.I dette tilfælde skal virkningen af en lille mængde kobling forstås, og en detaljeret model af "stray signal path" skal etableres, såsom: kobling gennem substratet, kobling mellem pakkens fodaftryk og loddelinjen (bondwire) , og kobling gennem kraftledningskoblingen.
RF-kredsløbssimulering af tilstødende kanalinterferens
Forvrængning spiller også en vigtig rolle i senderen.Den ulinearitet, der genereres af senderen i udgangskredsløbet, kan forårsage, at frekvensbredden af det transmitterede signal spredes over tilstødende kanaler.Dette fænomen kaldes "spektral genvækst".Inden signalet når senderens effektforstærker (PA), er dets båndbredde begrænset;"intermodulationsforvrængning" i PA får imidlertid båndbredden til at stige igen.Hvis båndbredden øges for meget, vil transmitteren ikke være i stand til at opfylde strømkravene for dens nabokanaler.Når man sender et digitalt modulationssignal, er det praktisk talt umuligt at forudsige genvæksten af spektret med SPICE.Fordi omkring 1000 digitale symboler (symbol) af transmissionsoperationen skal simuleres for at opnå et repræsentativt spektrum og også skal kombinere højfrekvensbæreren, vil disse gøre SPICE transientanalysen upraktisk.
Indlægstid: 31. marts 2022