PCB技術 - RF PCB回路の特性

IPCBの4つの基本的な特性を紹介 RF PCB回路 つの局面から：RFインターフェース, 期待信号, 隣接チャネルからの大きな干渉信号と干渉, そして、PCB設計プロセスに特別な注意を必要とする重要な要因を与えます.

のRF界面 RF PCB回路 シミュレーション

概念では、無線送信機と受信機は2つの部分に分けられることができます：基本周波数と無線周波数。基本周波数は、送信機の入力信号の周波数範囲と受信機の出力信号の周波数範囲とを含む。基本周波数の帯域幅は、システムに流れるデータの基本速度を決定する。基本周波数は、データストリームの信頼性を改善し、特定のデータ伝送速度の下で送信機によって伝送媒体に負荷を低減するために使用される。このため，pcbの基本周波数回路を設計する際，多くの信号処理工学知識が必要となる。送信機のRF回路は、処理された基本周波数信号を指定されたチャネルに変換し、伝送媒体に信号を注入することができる。逆に、受信機のRF回路は、送信媒体からの信号を得ることができ、周波数を基本周波数に変換して減少させることができる。

送信機には2つの主要なPCB設計目標があります。第2に、隣接チャネル内のトランシーバの通常の動作に干渉することはできない。受信機に関して、3つの主要なPCB設計目標があります：まず、彼らは正確に小さな信号を回復しなければなりません;第2に、それらは所望のチャネルの外で干渉信号を除去することができなければならないそして、送信機のように、彼らはごくわずかな電力を消費しなければなりません。

大きな干渉信号 RF PCB回路 シミュレーション

受信機は大きな干渉信号（障害物）の存在下でさえ小さい信号に敏感でなければならない。これは、弱または長距離の送信信号を受信しようとするときに発生し、隣接するチャネルには強い送信機がブロードキャストされている。干渉信号は期待信号よりも60〜70 dB大きい場合があり、受信機の入力位相において大量のカバレッジによって通常の信号受信を阻止することができ、あるいは受信機を入力位相において雑音を発生させることができる。受信機が入力フェーズの干渉源によって、非線形領域に駆動される場合、上記の2つの問題は生じる。これらの問題を回避するために、受信機のフロントエンドは非常に線形でなければならない。

したがって、「直線性」もPCB受信機設計において重要な考慮事項である。レシーバは狭帯域回路であるので、「相互変調歪み」を測定することによって非線形性が計算される。これは、類似の周波数を有する2つの正弦波または余弦波を使用して、入力信号を駆動するためにINバンド内に位置し、次いで、そのインタラクティブ変調の生成物を測定することを含む。一般的に言えば、SPICEは時間がかかり、費用対効果の高いシミュレーションソフトウェアである。なぜなら、歪みを理解するために必要な周波数分解能を得る前に多くのサイクルを実行しなければならないからである。

RF PCB回路

小さな期待信号 RF PCB回路 シミュレーション

受信機は小さい入力信号に敏感でなければなりません。一般的に、受信機は、1×1／4 Vの小さな電力を入力することができる。受信機の感度は、入力回路によって生成されるノイズによって制限される。したがって，雑音はpcb受信機設計において重要な要因である。また，シミュレーションツールにより騒音を予測する能力が必要である。典型的なスーパーヘテロダイン受信機である。受信信号は、フィルタリングされ、次いで低雑音増幅器（LNA）によって増幅される。次いで、信号は局部発振器（LO）と混合され、信号を中間周波数（IF）に変換する。フロントエンド回路の雑音効率は主にlna，mixer，loに依存する。LNAの雑音は従来のSPICEノイズ解析によって見つけることができるが、これらのブロックのノイズは大きなLO信号によって深刻に影響されるので、ミキサとLOには無用である。

小さい入力信号は、受信機が通常120 dBの利得を必要とする大きな増幅機能を有することを必要とする。このような高い利得では、入力への結合からのいかなる信号も、問題を引き起こすことがある。スーパーヘテロダイン受信機アーキテクチャを用いる重要な理由は、結合の確率を減少させるためにいくつかの周波数にわたって利得を分配できることである。これにより、各LOの周波数は入力信号の周波数とは異なり、大きな干渉信号が「汚染」から小さい入力信号になるのを防ぐことができる。

異なる理由により、いくつかの無線通信システムでは、ダイレクトコンバージョンまたはホモダインアーキテクチャがスーパーヘテロダインアーキテクチャに代わることができる。このアーキテクチャでは、RF入力信号は、1ステップで基本周波数に直接変換されるので、利得の大部分は基本周波数であり、LOは入力信号と同じ周波数である。この場合、少量のカップリングの影響を理解しなければならず、基板を介したカップリング、パッケージピンとボンディングワイヤとの結合、および電力線を介した結合などの「漂流信号経路」の詳細なモデルを確立しなければならない。

における隣接チャネルの干渉 RF PCB回路 シミュレーション

歪は送信機においても重要な役割を果たしている。出力回路における送信機の非線形性は、送信された信号の帯域幅を隣接チャネルに広げることができる。この現象を「スペクトル成長」と呼ぶ。信号が送信機の電力増幅器（PA）に達する前に、その帯域幅は制限されるしかし、PAの中の「相互変調歪み」は、帯域幅を再び増加させます。帯域幅が増加しすぎると、送信機は隣接チャネルの電力要件を満たすことができない。デジタル変調信号を送信するとき、SPICEはスペクトル再成長を予測するために使用できない。代表的なスペクトルを得るために約1000のシンボルをシミュレートしなければならず、また高周波キャリアを結合する必要があるので、これらはSPICE過渡解析を非実用的にする。