Tämä artikkeli selittää RF-piirien 4 perusominaisuutta neljästä näkökulmasta: RF-rajapinta, pieni odotettu signaali, suuri häiriösignaali ja häiriöt viereisistä kanavista, ja antaa tärkeitä tekijöitä, jotka vaativat erityistä huomiota piirilevyn suunnitteluprosessissa.
RF-piirin simulointi RF-rajapinnasta
Langaton lähetin ja vastaanotin käsitteen, voidaan jakaa kahteen osaan perustaajuus ja radiotaajuus.Perustaajuus sisältää lähettimen tulosignaalin taajuusalueen ja vastaanottimen lähtösignaalin taajuusalueen.Perustaajuuden kaistanleveys määrittää perusnopeuden, jolla data voi virrata järjestelmässä.Perustaajuutta käytetään parantamaan tietovirran luotettavuutta ja vähentämään lähettimen siirtovälineelle tietyllä tiedonsiirtonopeudella kohdistamaa kuormitusta.Siksi perustaajuuspiirin PCB-suunnittelu vaatii laajaa tietämystä signaalinkäsittelytekniikasta.Lähettimen RF-piiri muuntaa ja skaalaa käsitellyn perustaajuussignaalin määrätylle kanavalle ja ruiskuttaa tämän signaalin lähetysvälineeseen.Kääntäen, vastaanottimen RF-piiristö hankkii signaalin lähetysmedialta ja muuntaa ja skaalaa sen perustaajuudelle.
Lähettimillä on kaksi PCB-suunnittelun päätavoitetta: ensimmäinen on, että niiden on lähetettävä tietty määrä tehoa kuluttaen samalla mahdollisimman vähän tehoa.Toinen on se, että ne eivät voi häiritä lähetin-vastaanottimen normaalia toimintaa viereisissä kanavissa.Mitä tulee vastaanottimeen, piirilevyjen suunnittelussa on kolme päätavoitetta: ensinnäkin niiden on palautettava tarkasti pienet signaalit;toiseksi niiden on kyettävä poistamaan häiriösignaalit halutun kanavan ulkopuolelta;viimeinen piste on sama kuin lähetin, niiden on kulutettava hyvin vähän virtaa.
Suurten häiritsevien signaalien RF-piirisimulaatio
Vastaanottimien on oltava herkkiä pienille signaaleille, vaikka läsnä olisi suuria häiritseviä signaaleja (estoja).Tämä tilanne syntyy, kun yritetään vastaanottaa heikkoa tai etäällä olevaa lähetyssignaalia tehokkaalla lähettimellä, joka lähettää lähettyvillä viereisellä kanavalla.Häiriösignaali voi olla 60-70 dB odotettua signaalia suurempi ja voi estää normaalin signaalin vastaanoton vastaanottimen tulovaiheessa suurella peitolla tai saamalla vastaanottimen synnyttämään liikaa kohinaa syöttövaihe.Nämä kaksi edellä mainittua ongelmaa voivat ilmetä, jos häiriölähde ohjaa vastaanottimen tulovaiheessa epälineaarisuuden alueelle.Näiden ongelmien välttämiseksi vastaanottimen etuosan on oltava hyvin lineaarinen.
Siksi "lineaarisuus" on myös tärkeä näkökohta vastaanottimen piirilevyä suunniteltaessa.Koska vastaanotin on kapeakaistainen piiri, epälineaarisuus on mittaa "keskinäismodulaatiosärö (intermodulation distortion)" tilastoihin.Tässä käytetään kahta samantaajuista sini- tai kosiniaaltoa, jotka sijaitsevat keskikaistalla (kaistassa) tulosignaalin ohjaamiseksi, ja sitten mitataan sen keskinäismodulaatiosäröstä.Yleisesti ottaen SPICE on aikaa vievä ja kallis simulointiohjelmisto, koska sen on suoritettava useita syklejä ennen kuin se voi saavuttaa halutun taajuusresoluution ymmärtääkseen vääristymän.
Pienen halutun signaalin RF-piirisimulaatio
Vastaanottimen on oltava erittäin herkkä havaitakseen pienet tulosignaalit.Yleensä vastaanottimen syöttöteho voi olla niinkin pieni kuin 1 μV.vastaanottimen herkkyyttä rajoittaa sen tulopiirin tuottama kohina.Siksi kohina on tärkeä näkökohta suunniteltaessa vastaanotinta piirilevylle.Lisäksi on välttämätöntä pystyä ennustamaan melua simulointityökaluilla.Kuva 1 on tyypillinen superheterodyne (superheterodyne) vastaanotin.Vastaanotettu signaali ensin suodatetaan ja sitten tulosignaali vahvistetaan matalakohinaisella vahvistimella (LNA).Ensimmäistä paikallisoskillaattoria (LO) käytetään sitten sekoittamaan tämän signaalin kanssa tämän signaalin muuntamiseksi välitaajuudelle (IF).Etupään (etupään) piirin kohinan tehokkuus riippuu pääasiassa LNA:sta, sekoittimesta (mikseristä) ja LO:sta.Vaikka tavanomaisen SPICE meluanalyysin käyttö, voit etsiä LNA-kohinaa, mutta mikseri ja LO, se on hyödytöntä, koska melu näissä lohkoissa on erittäin suuri LO-signaali vaikuttaa vakavasti.
Pieni tulosignaali vaatii vastaanottimen erittäin vahvistetun, tavallisesti jopa 120 dB:n vahvistuksen.Näin suurella vahvistuksella mikä tahansa lähdöstä (pareista) takaisin tuloon kytketty signaali voi aiheuttaa ongelmia.Tärkeä syy superoutlier-vastaanotinarkkitehtuurin käyttöön on se, että se sallii vahvistuksen jakamisen useille taajuuksille kytkennän mahdollisuuden vähentämiseksi.Tämä tekee myös ensimmäinen LO-taajuus eroaa tulosignaalin taajuudesta, voi estää suuria häiriöitä signaalin "saastumisen" pieneen tulosignaaliin.
Eri syistä joissakin langattomissa viestintäjärjestelmissä suora muunnos (suora muunnos) tai sisäinen differentiaalinen (homodyne) -arkkitehtuuri voi korvata ultraulomman differentiaaliarkkitehtuurin.Tässä arkkitehtuurissa RF-tulosignaali muunnetaan suoraan perustaajuudelle yhdessä vaiheessa siten, että suurin osa vahvistuksesta on perustaajuudella ja LO on samalla taajuudella kuin tulosignaali.Tässä tapauksessa on ymmärrettävä pienen kytkennän vaikutus ja laadittava yksityiskohtainen malli "hajasignaalipolusta", kuten: kytkentä substraatin läpi, kytkentä pakkauksen jalanjäljen ja juotoslinjan (bondwire) välillä , ja kytkentä voimalinjan kytkimen kautta.
Viereisen kanavan häiriön RF-piirisimulaatio
Säröillä on myös tärkeä rooli lähettimessä.Lähettimen tuottama epälineaarisuus lähtöpiirissä voi aiheuttaa lähetetyn signaalin taajuusleveyden leviämisen vierekkäisten kanavien yli.Tätä ilmiötä kutsutaan "spektriksi uudelleenkasvuksi".Ennen kuin signaali saavuttaa lähettimen tehovahvistimen (PA), sen kaistanleveys on rajoitettu;kuitenkin "keskinäismodulaatiosärö" PA:ssa saa kaistanleveyden taas kasvamaan.Jos kaistanleveys kasvaa liikaa, lähetin ei pysty täyttämään vierekkäisten kanavien tehovaatimuksia.Digitaalista modulaatiosignaalia lähetettäessä on käytännössä mahdotonta ennustaa spektrin uudelleenkasvua SPICE:n avulla.Koska lähetystoiminnan noin 1000 digitaalista symbolia (symbolia) on simuloitava edustavan spektrin saamiseksi, ja lisäksi on yhdistettävä suurtaajuuskantoaalto, nämä tekevät SPICE-transienttianalyysistä epäkäytännöllistä.
Postitusaika: 31.3.2022