Ta članek razlaga 4 osnovne značilnosti RF vezij s štirih vidikov: RF vmesnik, majhen pričakovani signal, velik interferenčni signal in motnje iz sosednjih kanalov, ter navaja pomembne dejavnike, ki jim je treba posvetiti posebno pozornost v procesu oblikovanja PCB.
Simulacija RF vezja vmesnika RF
Brezžični oddajnik in sprejemnik v konceptu lahko razdelimo na dva dela osnovne frekvence in radijske frekvence.Osnovna frekvenca vsebuje frekvenčno območje vhodnega signala oddajnika in frekvenčno območje izhodnega signala sprejemnika.Pasovna širina osnovne frekvence določa osnovno hitrost, s katero lahko pretakajo podatke v sistemu.Osnovna frekvenca se uporablja za izboljšanje zanesljivosti pretoka podatkov in zmanjšanje obremenitve, ki jo oddajnik povzroči na prenosnem mediju pri določeni hitrosti prenosa podatkov.Zato zasnova tiskanega vezja osnovnega frekvenčnega vezja zahteva obsežno znanje tehnike obdelave signalov.RF vezje oddajnika pretvori in poveča obdelan signal osnovne frekvence v določen kanal in ta signal vbrizga v prenosni medij.Nasprotno pa RF vezje sprejemnika pridobi signal iz prenosnega medija ter ga pretvori in zniža na osnovno frekvenco.
Oddajniki imajo dva glavna cilja oblikovanja tiskanih vezij: prvi je, da morajo oddajati določeno količino energije, medtem ko porabijo najmanjšo možno količino energije.Drugi je, da ne morejo motiti normalnega delovanja oddajnika-sprejemnika v sosednjih kanalih.Kar zadeva sprejemnik, obstajajo trije glavni cilji oblikovanja tiskanega vezja: prvič, morajo natančno obnoviti majhne signale;drugič, biti morajo sposobni odstraniti signale motenj zunaj želenega kanala;zadnja točka je enaka oddajniku, porabiti morajo zelo malo energije.
Simulacija RF vezja velikih motečih signalov
Sprejemniki morajo biti občutljivi na majhne signale, tudi če so prisotni veliki moteči signali (blokatorji).Do te situacije pride, ko poskušate sprejeti šibek ali oddaljen oddajni signal z močnim oddajnikom, ki oddaja na sosednjem kanalu v bližini.Moteči signal je lahko 60 do 70 dB večji od pričakovanega signala in lahko blokira sprejem običajnega signala v vhodni fazi sprejemnika z veliko pokritostjo ali tako, da povzroči, da sprejemnik ustvari čezmerno količino šuma v vhodna faza.Ti dve zgoraj omenjeni težavi se lahko pojavita, če je sprejemnik v vhodni stopnji zaradi vira motenj potisnjen v območje nelinearnosti.Da bi se izognili tem težavam, mora biti sprednji del sprejemnika zelo linearen.
Zato je tudi "linearnost" pomemben dejavnik pri načrtovanju tiskanega vezja sprejemnika.Ker je sprejemnik ozkopasovno vezje, je nelinearnost meriti "intermodulacijsko popačenje (intermodulacijsko popačenje)" za statistiko.To vključuje uporabo dveh sinusnih ali kosinusnih valov podobne frekvence, ki se nahajata v osrednjem pasu (v pasu) za pogon vhodnega signala, nato pa meritev produkta njegovega intermodulacijskega popačenja.Na splošno je SPICE zamudna in draga programska oprema za simulacijo, ker mora opraviti veliko ciklov, preden lahko doseže želeno frekvenčno ločljivost za razumevanje popačenja.
Simulacija RF vezja majhnega želenega signala
Sprejemnik mora biti zelo občutljiv, da zazna majhne vhodne signale.Na splošno je lahko vhodna moč sprejemnika le 1 μV.občutljivost sprejemnika je omejena s šumom, ki ga ustvarja njegovo vhodno vezje.Zato je hrup pomemben dejavnik pri načrtovanju sprejemnika za PCB.Poleg tega je bistvenega pomena sposobnost predvidevanja hrupa s simulacijskimi orodji.Slika 1 je tipičen superheterodinski (superheterodinski) sprejemnik.Prejeti signal se najprej filtrira, nato pa se vhodni signal ojača z nizkošumnim ojačevalnikom (LNA).Prvi lokalni oscilator (LO) se nato uporabi za mešanje s tem signalom za pretvorbo tega signala v vmesno frekvenco (IF).Učinkovitost hrupa sprednjega (front-end) vezja je odvisna predvsem od LNA, mešalnika (mešalnika) in LO.čeprav z uporabo običajne analize hrupa SPICE lahko iščete hrup LNA, vendar je za mešalnik in LO neuporaben, ker bo hrup v teh blokih zelo velik signal LO resno prizadet.
Majhen vhodni signal zahteva, da je sprejemnik izjemno ojačan, kar običajno zahteva ojačanje do 120 dB.Pri tako visokem ojačenju lahko vsak signal, povezan z izhoda (pari) nazaj na vhod, povzroči težave.Pomemben razlog za uporabo arhitekture sprejemnika s super izstopanjem je, da omogoča porazdelitev ojačanja na več frekvenc, da se zmanjša možnost sklopitve.Zaradi tega se tudi prva frekvenca LO razlikuje od frekvence vhodnega signala, kar lahko prepreči "onesnaženje" velikega interferenčnega signala na majhen vhodni signal.
Iz različnih razlogov lahko v nekaterih brezžičnih komunikacijskih sistemih neposredna pretvorba (neposredna pretvorba) ali notranja diferencialna (homodina) arhitektura nadomestijo ultra-zunanjo diferencialno arhitekturo.V tej arhitekturi se RF vhodni signal neposredno pretvori v osnovno frekvenco v enem samem koraku, tako da je večina ojačanja v osnovni frekvenci, LO pa je na isti frekvenci kot vhodni signal.V tem primeru je treba razumeti vpliv majhne količine sklopitve in določiti podroben model "potepajoče signalne poti", kot je: sklopitev skozi substrat, sklopitev med odtisom paketa in spajkalno linijo (vezna žica) , in priklop prek priključka daljnovoda.
RF simulacija motenj v sosednjem kanalu
Pomembno vlogo pri oddajniku igra tudi popačenje.Nelinearnost, ki jo ustvari oddajnik v izhodnem vezju, lahko povzroči, da se frekvenčna širina oddanega signala razširi po sosednjih kanalih.Ta pojav se imenuje "spektralna ponovna rast".Preden signal doseže ojačevalnik moči oddajnika (PA), je njegova pasovna širina omejena;vendar "intermodulacijsko popačenje" v PA povzroči ponovno povečanje pasovne širine.Če se pasovna širina preveč poveča, oddajnik ne bo mogel izpolniti zahtev po moči sosednjih kanalov.Pri prenosu signala digitalne modulacije je s SPICE praktično nemogoče predvideti ponovno rast spektra.Ker je treba za pridobitev reprezentativnega spektra simulirati približno 1000 digitalnih simbolov (simbol) prenosa, poleg tega pa je treba združiti visokofrekvenčni nosilec, bo zaradi tega analiza prehodnosti SPICE postala nepraktična.
Čas objave: 31. marec 2022