Дизайн PCB - Каковы основные характеристики радиочастотных схем PCB?

Здесь четыре основные характеристики радиочастотных схем будут объяснены четырьмя аспектами радиочастотного интерфейса, малых сигналов ожидания, больших помех и помех соседних каналов, и будут даны важные факторы, требующие особого внимания при проектировании PCB.

аналоговый радиочастотный интерфейс

Концептуально радиопередатчики и приемники делятся на две части: базовые и радиочастотные. Базовая частота включает частотный диапазон входного сигнала передатчика и частотную область выходного сигнала приемника. Пропускная способность базовой частоты определяет базовую частоту потока данных в системе. Базовые частоты используются для повышения надежности потока данных и уменьшения нагрузки передатчика на передающий носитель при определенных скоростях передачи данных. Поэтому при проектировании схем базовой частоты на PCB - плате требуется большое количество технических знаний по обработке сигналов. Радиочастотная схема передатчика может преобразовывать обработанный сигнал базовой полосы и преобразовывать верхнюю частоту в указанный канал и вводить сигнал в передающую среду. Вместо этого радиочастотные схемы приемника могут получать сигналы из передающей среды и преобразовывать и уменьшать частоту до базовой частоты.

Передатчики имеют две основные цели проектирования PCB: первая заключается в том, что они должны передавать определенную мощность, потребляя как можно меньше энергии. Во - вторых, они не могут мешать нормальной работе приемопередатчиков в соседних каналах. Что касается приемников, PCB предназначен для трех основных целей: во - первых, они должны точно восстанавливать небольшие сигналы; Во - вторых, они должны быть способны удалять помеховые сигналы за пределами ожидаемого канала; Наконец, как и передатчики, они должны потреблять очень небольшую мощность.

моделирование радиочастотных схем для больших помех

Приемник должен быть очень чувствительным к малому сигналу, даже если есть большой сигнал помех (препятствие). Это происходит, когда предпринимаются попытки получить слабый или дальний передающий сигнал, в то время как близлежащие мощные передатчики вещают по соседним каналам. Сигнал помех может быть на 60 - 70 дБ больше, чем ожидалось, и может использоваться в широком диапазоне покрытия во время входного уровня приемника, или приемник может генерировать слишком много шума во время входного уровня, чтобы блокировать прием нормального сигнала. Эти две проблемы возникают, если приемник управляется источником помех в нелинейной области во время входного уровня. Чтобы избежать этих проблем, передняя часть приемника должна быть очень линейной.

Поэтому « линейность» также является важным соображением при проектировании PCB приемника. Поскольку приемник является узкополосной схемой, нелинейность измеряется путем подсчета путем измерения « интермодуляционных искажений» (интермодуляционных искажений). Это включает в себя использование двух синусоидальных или косинусных волн с аналогичной частотой, расположенных в центральной полосе частот, для управления входным сигналом, а затем измерения произведения их взаимных настроек. В целом, SPICE является трудоемким и дорогостоящим аналоговым программным обеспечением, поскольку для получения частотного разрешения, необходимого для понимания искажений, ему приходится выполнять множество операций по петле.

Небольшие ожидаемые сигналы, смоделированные радиочастотными схемами

Приемник должен быть очень чувствительным к обнаружению небольших входных сигналов. Как правило, входная мощность приемника может быть меньше 1 ° V. Чувствительность приемника ограничена шумом, создаваемым его входной цепью. Поэтому шум является важным соображением при проектировании PCB приемника. Кроме того, способность прогнозировать шум с помощью инструментов моделирования имеет важное значение. Рисунок 1 - типичный супергетеродинный приемник. Сначала полученный сигнал фильтруется, а затем входной сигнал усиливается с помощью малошумного усилителя (LNA). Затем первый локальный генератор (LO) смешивается с этим сигналом, чтобы преобразовать сигнал в среднюю частоту (IF). Шумовые характеристики передней цепи в основном зависят от LNA, смесителя и LO. Хотя традиционный анализ шума SPICE может обнаружить шум LNA, он бесполезен для смесителей и LO, поскольку шум в этих блоках сильно зависит от больших сигналов LO.

Небольшие входные сигналы требуют, чтобы приемник имел большую функцию усиления и обычно требовал усиления 120 дБ. В этом случае с высоким коэффициентом усиления любой сигнал, связанный с выходным зажимом обратно на входной зажим, может вызвать проблемы. Важной причиной использования архитектуры супергетеродинных приемников является то, что она может распределять усиление по нескольким частотам, чтобы уменьшить возможности связи. Это также делает частоту первого LO отличной от частоты входного сигнала, что предотвращает « загрязнение» сигнала большой помехи небольшим входным сигналом.

По разным причинам в некоторых системах беспроводной связи прямое преобразование или нулевая архитектура может заменить супергетеродинную архитектуру. В этой архитектуре входной сигнал RF преобразуется непосредственно в базовую частоту на одном этапе. Таким образом, большая часть усиления находится в базовой частоте, и частота LO и входного сигнала одинакова. В этом случае необходимо понять влияние небольшого количества связей, и необходимо создать детальную модель « пути рассеянного сигнала», например, через связь через подложку, соединительную линию (соединительную линию) между запечатанными выводами и связью, а также через связь линии электропитания.

помехи соседних каналов в радиочастотном моделировании PCB

Искажения также играют важную роль в передатчике. Нелинейность, создаваемая передатчиком в выходной цепи, может расширить полосу пропускания сигнала в соседнем канале. Это явление называется « спектральной регенерацией». Пропускная способность сигнала ограничена до тех пор, пока он не достигнет усилителя мощности (PA) передатчика; Но « интермодуляционное искажение» в PA приведет к еще одному увеличению пропускной способности. Если пропускная способность увеличивается слишком сильно, передатчик не сможет удовлетворить требования к мощности соседних каналов. Фактически, SPICE не может использоваться для прогнозирования дальнейшего роста спектра при передаче сигналов цифровой модуляции. Поскольку для получения репрезентативного спектра необходимо моделировать передачу около 1000 символов (символов), а также высокочастотную несущую, это сделает анализ переходного периода SPICE непрактичным.