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Interfaz de radiofrecuencia para la simulación de circuitos de radiofrecuencia
Conceptualmente, los transmisores y receptores inalámbricos se pueden dividir en frecuencia base y radiofrecuencia. La frecuencia base incluye la señal de entrada del transmisor y el rango de frecuencia de la señal de salida del receptor. El ancho de banda de la frecuencia base determina la velocidad básica a la que los datos fluyen en el sistema. La frecuencia base se utiliza para mejorar la fiabilidad del flujo de datos y reducir la carga aplicada por el transmisor al medio de transmisión a una velocidad de transmisión de datos específica. Por lo tanto, al diseñar circuitos de frecuencia base en pcb, se necesita un gran conocimiento de ingeniería de procesamiento de señales. El circuito de radiofrecuencia del transmisor convierte y eleva la señal de Banda base procesada al canal designado e inyecta la señal en el medio de transmisión. Por el contrario, el circuito RF del receptor puede obtener la señal del medio de transmisión y convertir la frecuencia y reducirla a la frecuencia base.
Los transmisores tienen dos objetivos principales de diseño de pcb: deben emitir una potencia específica con el menor consumo de energía posible. En segundo lugar, no pueden interferir con el funcionamiento normal de los transceptores en canales adyacentes. En el caso de los receptores, los PCB tienen tres objetivos principales de diseño: primero, deben restaurar con precisión las señales pequeñas; En segundo lugar, deben ser capaces de eliminar señales de interferencia fuera del Canal esperado; Al igual que los transmisores, deben consumir poca potencia.
Simulación de circuitos de radiofrecuencia de señales de gran interferencia
El receptor debe ser sensible a las señales pequeñas, incluso en presencia de grandes señales de interferencia (barreras). Esto ocurre cuando se intenta recibir una señal de transmisión débil o lejana con un potente transmisor transmitido cerca de un canal adyacente. La señal de interferencia puede ser de 60 a 70 DB mayor que la señal esperada, y la señal normal puede ser bloqueada por una gran cobertura del nivel de entrada del receptor o por hacer que el receptor genere demasiado ruido en el nivel de entrada. Ambos problemas pueden ocurrir si el receptor es impulsado por una fuente de interferencia a una región no lineal durante la fase de entrada. Para evitar estos problemas, la parte delantera del receptor debe ser muy lineal.
Por lo tanto, la lineal también es una consideración importante al diseñar un receptor de pcb. Debido a que el receptor es un circuito de frecuencia estrecha, la no lineal se mide midiendo la "distorsión de intermodulación". Esto incluye impulsar las señales de entrada con dos ondas sinusoidales o coseno de frecuencias similares ubicadas en la banda central y luego medir sus productos de intermodulación. Spice suele ser una simulación larga y costosa, ya que tiene que realizar muchos ciclos para obtener la resolución de frecuencia necesaria para entender la distorsión.
Pequeñas señales esperadas simuladas por circuitos de radiofrecuencia
El receptor debe ser sensible a la detección de señales de entrada pequeñas. En general, la Potencia de entrada del receptor puede ser tan pequeña como 1 ° V. La sensibilidad del receptor está limitada por el ruido generado por su circuito de entrada. Por lo tanto, el ruido es una consideración importante al diseñar un receptor de pcb. Además, la capacidad de utilizar herramientas de simulación para predecir el ruido también es esencial. La figura 1 muestra un receptor metaheterodino típico. La señal recibida se filtra y la entrada es amplificada por un amplificador de bajo ruido (lna). a continuación, la señal se mezcla con un Oscilador local (lo) para convertirla en frecuencia intermedia (if). La eficiencia acústica del circuito frontal depende principalmente del lna, el mezclador y lo. Aunque el ruido LNA se puede encontrar utilizando el análisis tradicional del ruido spice, esto es inútil para los mezcladores y lo, ya que el ruido en estos bloques se ve gravemente afectado por la gran señal lo.
Las pequeñas señales de entrada requieren que el receptor tenga una capacidad de amplificación muy alta, generalmente con una ganancia de 120db. Con una ganancia tan alta, cualquier señal acoplada de la salida a la entrada puede causar problemas. Una razón importante para el uso de la arquitectura de receptores superheterogéneos es que puede distribuir las ganancias en varias frecuencias para reducir las oportunidades de acoplamiento. Esto también hace que la frecuencia lo sea diferente de la frecuencia lo de la señal de entrada, evitando que las señales de interferencia grandes "contaminen" las señales de entrada pequeñas.
Por diferentes razones, en algunos sistemas de comunicación inalámbrica, la conversión directa o la arquitectura de diferencia cero pueden reemplazar la arquitectura ultra heterogénea. En esta arquitectura, la señal de entrada RF se convierte directamente en la frecuencia base en un solo paso, por lo que la mayor parte de la ganancia está en la frecuencia base, y lo es la misma frecuencia que la señal de entrada. En este caso, hay que entender los efectos de algunos acoplamientos y hay que establecer modelos detallados de "trayectorias de señal dispersas", como el acoplamiento a través del sustrato, el acoplamiento entre el pin de encapsulamiento y el cable de unión, y el acoplamiento a través del cable de alimentación.
Interferencia de canales adyacentes en la simulación de circuitos de radiofrecuencia
La distorsión también juega un papel importante en el transmisor. La no lineal del transmisor en el circuito de salida puede hacer que el ancho de banda de la señal transmitida se expanda en canales adyacentes. Este fenómeno se llama regeneración espectral. El ancho de banda de la señal es limitado hasta que llega al amplificador de Potencia (pa) del transmisor. Pero la "distorsión de modulación" en pa hará que el ancho de banda vuelva a aumentar. Si el ancho de banda aumenta demasiado, el transmisor no podrá cumplir con los requisitos de potencia de sus canales adyacentes. Al transmitir señales de modulación digital, Spice es prácticamente imposible predecir la regeneración del espectro. El análisis transitorio de Spice no es práctico, ya que hay que simular unas mil transmisiones simbólicas para obtener un espectro representativo y combinar portadores de alta frecuencia.
