1. Interfață de frecvență radio pentru simularea circuitului de frecvență radio
Transmițătorul și receptorul wireless sunt împărțite conceptual în două părți: frecvența de bază și frecvența radio. Frecvența fundamentală include intervalul de frecvență al semnalului de intrare al emițătorului și domeniul de frecvență al semnalului de ieșire al receptorului. Lățimea de bandă a frecvenței fundamentale determină rata de bază la care datele pot circula în sistem. Frecvența de bază este utilizată pentru a îmbunătăți fiabilitatea fluxului de date și pentru a reduce sarcina impusă de transmițător pe mediul de transmisie sub o anumită rată de transmisie a datelor. Prin urmare, o mulțime de cunoștințe de inginerie în procesarea semnalului sunt necesare atunci când se proiectează un circuit de frecvență fundamental pe un PCB. Circuitul de frecvență radio al emițătorului poate converti și converti în sus semnalul de bază procesat într-un canal desemnat și poate injecta acest semnal în mediul de transmisie. Dimpotrivă, circuitul de frecvență radio al receptorului poate obține semnalul de pe mediul de transmisie și poate converti și reduce frecvența la frecvența de bază.
Transmițătorul are două obiective principale de proiectare a PCB-ului: primul este acela că trebuie să transmită o putere specifică consumând în același timp puterea minimă. Al doilea este că nu pot interfera cu funcționarea normală a transceiverelor în canalele adiacente. În ceea ce privește receptorul, există trei obiective principale de proiectare PCB: în primul rând, acestea trebuie să restabilească cu precizie semnale mici; în al doilea rând, trebuie să poată elimina semnalele interferente în afara canalului dorit; și, în sfârșit, la fel ca emițătorul, trebuie să consume energie foarte mică.
2. Semnalul de interferență mare al simulării circuitului de frecvență radio
Receptorul trebuie să fie foarte sensibil la semnale mici, chiar și atunci când există semnale mari de interferență (obstrucții). Această situație apare atunci când se încearcă primirea unui semnal de transmisie slab sau pe distanțe lungi, iar un emițător puternic din apropiere transmite pe un canal adiacent. Semnalul de interferență poate fi cu 60 ~ 70 dB mai mare decât semnalul așteptat și poate fi utilizat într-o cantitate mare de acoperire în timpul etapei de intrare a receptorului sau receptorul poate genera zgomot excesiv în timpul etapei de intrare pentru a bloca recepția semnale normale. Dacă receptorul este condus într-o regiune neliniară de sursa de interferență în timpul etapei de intrare, vor apărea cele două probleme de mai sus. Pentru a evita aceste probleme, capătul frontal al receptorului trebuie să fie foarte liniar.
Prin urmare, „liniaritatea” este, de asemenea, o considerație importantă în proiectarea PCB a receptorului. Deoarece receptorul este un circuit în bandă îngustă, neliniaritatea este măsurată prin măsurarea „distorsiunii de intermodulație”. Aceasta implică utilizarea a două unde sinusoidale sau unde cosinus cu frecvențe similare și situate în banda centrală pentru a conduce semnalul de intrare și apoi măsurarea produsului intermodulației sale. În general vorbind, SPICE este un software de simulare consumator de timp și costisitor, deoarece trebuie să efectueze multe cicluri de calcule pentru a obține rezoluția de frecvență necesară pentru a înțelege distorsiunea.
3. Semnal mic așteptat pentru simularea circuitului RF
Receptorul trebuie să fie foarte sensibil pentru a detecta semnale de intrare mici. În general vorbind, puterea de intrare a receptorului poate fi de până la 1 μV. Sensibilitatea receptorului este limitată de zgomotul generat de circuitul său de intrare. Prin urmare, zgomotul este un aspect important în proiectarea PCB a receptorului. Mai mult, capacitatea de a prezice zgomotul cu ajutorul instrumentelor de simulare este indispensabilă. Figura 1 este un receptor tipic superheterodin. Semnalul primit este filtrat mai întâi, iar apoi semnalul de intrare este amplificat de un amplificator cu zgomot redus (LNA). Apoi utilizați primul oscilator local (LO) pentru a amesteca cu acest semnal pentru a converti acest semnal într-o frecvență intermediară (IF). Performanța de zgomot a circuitului frontal depinde în principal de LNA, mixer și LO. Deși analiza tradițională a zgomotului SPICE poate găsi zgomotul LNA, este inutil pentru mixer și LO, deoarece zgomotul din aceste blocuri va fi serios afectat de semnalul LO mare.
Semnalul de intrare mic necesită ca receptorul să aibă o funcție de amplificare excelentă, de obicei este necesar un câștig de 120 dB. Cu un câștig atât de mare, orice semnal care este cuplat de la terminalul de ieșire înapoi la terminalul de intrare poate cauza probleme. Motivul important pentru utilizarea arhitecturii receptorului supereterodin este faptul că poate distribui câștigul în mai multe frecvențe pentru a reduce șansele de cuplare. Acest lucru face, de asemenea, frecvența primului LO diferă de frecvența semnalului de intrare, care poate împiedica „contaminarea” semnalelor de interferență mari la semnale de intrare mici.
Din diferite motive, în unele sisteme de comunicații fără fir, conversia directă sau arhitectura homodină pot înlocui arhitectura superheterodină. În această arhitectură, semnalul de intrare RF este convertit direct la frecvența fundamentală într-un singur pas. Prin urmare, cea mai mare parte a câștigului este în frecvența fundamentală, iar frecvența LO și a semnalului de intrare este aceeași. În acest caz, trebuie înțeleasă influența unei cantități mici de cuplare și trebuie stabilit un model detaliat al „traseului semnalului rătăcit”, cum ar fi: cuplarea prin substrat, știfturile pachetului și firele de legătură (Bondwire) între cuplaj și cuplajul prin linia electrică.
4. Interferența canalului adiacent în simularea circuitului de frecvență radio
distorsiunea joacă, de asemenea, un rol important în emițător. Neliniaritatea generată de emițător în circuitul de ieșire poate răspândi lățimea de bandă a semnalului transmis în canalele adiacente. Acest fenomen se numește „regrowth spectral”. Înainte ca semnalul să ajungă la amplificatorul de putere (PA) al emițătorului, lățimea sa de bandă este limitată; dar „distorsiunea intermodulației” din PA va face ca lățimea de bandă să crească din nou. Dacă lățimea de bandă crește prea mult, emițătorul nu va putea îndeplini cerințele de alimentare ale canalelor sale adiacente. De fapt, atunci când transmiteți semnale modulate digital, este imposibil să utilizați SPICE pentru a prezice creșterea ulterioară a spectrului. Deoarece există aproximativ 1000 de simboluri digitale (simbol), operațiile de transmisie trebuie simulate pentru a obține un spectru reprezentativ și, de asemenea, trebuie să combine purtători de înaltă frecvență, ceea ce va face ca analiza SPICE tranzitorie să nu fie practică.
alt produs nostru:
