Ovaj članak objašnjava 4 osnovne karakteristike RF kola sa četiri aspekta: RF interfejs, mali očekivani signal, veliki signal interferencije i smetnje iz susednih kanala, i daje važne faktore kojima je potrebna posebna pažnja u procesu projektovanja PCB-a.
Simulacija RF kola interfejsa RF
Bežični predajnik i prijemnik u konceptu, mogu se podijeliti na dva dijela: osnovnu frekvenciju i radio frekvenciju.Osnovna frekvencija sadrži frekvencijski opseg ulaznog signala predajnika i frekvencijski opseg izlaznog signala prijemnika.Širina pojasa osnovne frekvencije određuje osnovnu brzinu kojom podaci mogu teći u sistemu.Osnovna frekvencija se koristi za poboljšanje pouzdanosti toka podataka i za smanjenje opterećenja koje nameće predajnik na prijenosni medij pri datoj brzini podataka.Stoga, dizajn PCB kola osnovne frekvencije zahtijeva opsežno znanje inženjeringa za obradu signala.RF kola predajnika pretvaraju i povećavaju obrađeni signal osnovne frekvencije na određeni kanal i ubrizgavaju ovaj signal u prijenosni medij.Suprotno tome, RF kolo prijemnika preuzima signal iz medija za prijenos i pretvara ga i smanjuje na osnovnu frekvenciju.
Predajnici imaju dva glavna cilja dizajna PCB-a: prvi je da moraju prenositi određenu količinu energije dok troše najmanju moguću količinu energije.Drugi je da ne mogu ometati normalan rad primopredajnika u susjednim kanalima.Što se tiče prijemnika, postoje tri glavna cilja dizajna PCB-a: prvo, oni moraju precizno vratiti male signale;drugo, moraju biti u stanju da uklone signale smetnji izvan željenog kanala;zadnja tačka je ista kao i predajnik, moraju trošiti vrlo malo energije.
Simulacija RF kola velikih ometajućih signala
Prijemnici moraju biti osjetljivi na male signale, čak i kada su prisutni veliki ometajući signali (blokatori).Ova situacija nastaje kada pokušavate da primite slab ili udaljen signal odašiljanja sa snažnim odašiljačem koji emituje u susjednom kanalu u blizini.Signal smetnje može biti 60 do 70 dB veći od očekivanog signala i može blokirati prijem normalnog signala u ulaznoj fazi prijemnika s velikom pokrivenošću ili uzrokovati da prijemnik generiše prekomjernu količinu šuma u ulazna faza.Ova dva problema koja su gore spomenuta mogu se pojaviti ako se prijemnik, u ulaznom stupnju, odvede u područje nelinearnosti zbog izvora smetnji.Da bi se izbjegli ovi problemi, prednji kraj prijemnika mora biti vrlo linearan.
Stoga je “linearnost” takođe važno razmatranje pri dizajniranju PCB-a prijemnika.Kako je prijemnik uskopojasno kolo, tako je nelinearnost mjerenje "intermodulacionog izobličenja (intermodulacijska distorzija)" u statistici.Ovo uključuje korištenje dva sinusna ili kosinusna vala slične frekvencije koji se nalaze u središnjem pojasu (u opsegu) za pokretanje ulaznog signala, a zatim mjerenje proizvoda njegove intermodulacijske distorzije.Uglavnom, SPICE je dugotrajan i skup softver za simulaciju jer mora izvršiti mnogo ciklusa prije nego što može postići željenu rezoluciju frekvencije da bi razumio izobličenje.
Simulacija RF kola malog željenog signala
Prijemnik mora biti vrlo osjetljiv da detektuje male ulazne signale.Općenito, ulazna snaga prijemnika može biti čak 1 μV.osjetljivost prijemnika je ograničena šumom koji stvara njegov ulazni krug.Stoga je šum važan faktor pri dizajniranju prijemnika za PCB.Štaviše, sposobnost predviđanja buke pomoću alata za simulaciju je od suštinskog značaja.Slika 1 je tipičan superheterodin (superheterodin) prijemnik.Primljeni signal se prvo filtrira, a zatim se ulazni signal pojačava sa niskošumnim pojačalom (LNA).Prvi lokalni oscilator (LO) se zatim koristi za miješanje sa ovim signalom kako bi se ovaj signal pretvorio u međufrekvenciju (IF).Efikasnost šuma prednjeg (front-end) kola zavisi uglavnom od LNA, miksera (miksera) i LO.iako korištenje konvencionalne SPICE analize šuma, možete potražiti LNA šum, ali za mikser i LO, to je beskorisno, jer će šum u ovim blokovima biti vrlo veliki LO signal ozbiljno pogođen.
Mali ulazni signal zahteva da prijemnik bude izuzetno pojačan, obično zahtevajući pojačanje do 120 dB.Pri tako velikom pojačanju, svaki signal spojen sa izlaza (parova) natrag na ulaz može stvoriti probleme.Važan razlog za korištenje arhitekture prijemnika super outlier je taj što omogućava raspodjelu pojačanja na nekoliko frekvencija kako bi se smanjila mogućnost spajanja.Ovo također čini da se prva LO frekvencija razlikuje od frekvencije ulaznog signala, što može spriječiti “zagađenje” velikog signala smetnje na mali ulazni signal.
Iz različitih razloga, u nekim bežičnim komunikacijskim sistemima, direktna konverzija (direktna konverzija) ili interna diferencijalna (homodina) arhitektura može zamijeniti ultra-vanjsku diferencijalnu arhitekturu.U ovoj arhitekturi, RF ulazni signal se direktno pretvara u osnovnu frekvenciju u jednom koraku, tako da je većina pojačanja u osnovnoj frekvenciji, a LO je na istoj frekvenciji kao i ulazni signal.U ovom slučaju, utjecaj male količine spajanja mora se razumjeti i mora se uspostaviti detaljan model „putanja lutajućeg signala“, kao što su: spajanje kroz podlogu, spajanje između otiska paketa i linije za lemljenje (vezna žica) , i spajanje kroz spojnicu za strujni vod.
RF simulacija smetnji susjednog kanala
Distorzija takođe igra važnu ulogu u predajniku.Nelinearnost koju generiše predajnik u izlaznom kolu može prouzrokovati širenje frekvencijske širine emitovanog signala po susjednim kanalima.Ovaj fenomen se naziva "spektralni ponovni rast".Prije nego što signal stigne do pojačala snage predajnika (PA), njegov propusni opseg je ograničen;međutim, “intermodulacijska distorzija” u PA uzrokuje ponovno povećanje propusnog opsega.Ako se propusni opseg previše poveća, predajnik neće moći zadovoljiti zahtjeve za snagom svojih susjednih kanala.Prilikom odašiljanja digitalnog modulacionog signala, praktično je nemoguće predvidjeti ponovni rast spektra pomoću SPICE-a.Pošto oko 1000 digitalnih simbola (simbola) operacije prenosa mora biti simulirano da bi se dobio reprezentativan spektar, a takođe je potrebno kombinovati nosilac visoke frekvencije, to će učiniti da SPICE analiza tranzijenta postane nepraktična.
Vrijeme objave: Mar-31-2022