1. Interfaz de radiofrecuencia de simulación de circuítos de radiofrecuencia
O transmisor e o receptor sen fíos están divididos conceptualmente en dúas partes: frecuencia base e frecuencia de radio. A frecuencia fundamental inclúe o rango de frecuencia do sinal de entrada do transmisor e o rango de frecuencia do sinal de saída do receptor. O ancho de banda da frecuencia fundamental determina a velocidade básica á que poden fluír os datos no sistema. A frecuencia base úsase para mellorar a fiabilidade do fluxo de datos e reducir a carga imposta polo transmisor no medio de transmisión baixo unha velocidade de transmisión de datos específica. Polo tanto, é necesario un gran coñecemento en enxeñaría de procesamento de sinal ao deseñar un circuíto de frecuencia fundamental nun PCB. O circuíto de radiofrecuencia do transmisor pode converter e converter o sinal da banda base procesada nunha canle designada e inxectar este sinal no medio de transmisión. Pola contra, o circuíto de radiofrecuencia do receptor pode obter o sinal do medio de transmisión e converter e reducir a frecuencia á frecuencia base.
O transmisor ten dous obxectivos principais de deseño de PCB: o primeiro é que deben transmitir unha enerxía específica mentres consumen a menor enerxía posible. A segunda é que non poden interferir co funcionamento normal dos transceptores en canles adxacentes. Polo que respecta ao receptor, hai tres obxectivos principais de deseño de PCB: primeiro, deben restaurar con precisión pequenos sinais; segundo, deben ser capaces de eliminar os sinais interferentes fóra da canle desexada; e por último, como o transmisor, deben consumir enerxía moi pequena.
2. O gran sinal de interferencia da simulación do circuíto de radiofrecuencia
O receptor debe ser moi sensible a sinais pequenos, incluso cando hai grandes sinais de interferencia (obstrucións). Esta situación prodúcese cando se intenta recibir un sinal de transmisión débil ou de longa distancia e un potente transmisor próximo está emitindo nunha canle adxacente. O sinal de interferencia pode ser 60 ~ 70 dB maior que o sinal esperado e pode usarse nunha gran cantidade de cobertura durante a etapa de entrada do receptor, ou ben o receptor pode xerar ruído excesivo durante a etapa de entrada para bloquear a recepción de sinais normais. Se o receptor é conducido a unha rexión non lineal pola fonte de interferencia durante a etapa de entrada, produciranse os dous problemas anteriores. Para evitar estes problemas, o extremo frontal do receptor debe ser moi lineal.
Polo tanto, a "linealidade" tamén é unha consideración importante no deseño de PCB do receptor. Dado que o receptor é un circuíto de banda estreita, a non linealidade mídese medindo a "distorsión de intermodulación". Isto implica o uso de dúas ondas sinusoidais ou de coseno con frecuencias similares e situadas na banda central para impulsar o sinal de entrada e, a continuación, medir o produto da súa intermodulación. En xeral, SPICE é un software de simulación que leva moito tempo e custa moito, porque debe realizar moitos ciclos de cálculos para obter a resolución de frecuencia requirida para comprender a distorsión.
3. Pequeno sinal esperado para a simulación de circuítos de RF
O receptor debe ser moi sensible para detectar pequenos sinais de entrada. En xeral, a potencia de entrada do receptor pode ser tan pequena como 1 μV. A sensibilidade do receptor está limitada polo ruído xerado polo seu circuíto de entrada. Polo tanto, o ruído é unha consideración importante no deseño de PCB do receptor. Ademais, é indispensable a capacidade de predicir ruído con ferramentas de simulación. A figura 1 é un receptor superheterodino típico. O sinal recibido fíltrase primeiro e despois o sinal de entrada é amplificado por un amplificador de baixo ruído (LNA). A continuación, use o primeiro oscilador local (LO) para mesturar con este sinal para converter este sinal nunha frecuencia intermedia (IF). O rendemento de ruído do circuíto frontal depende principalmente do LNA, do mesturador e do LO. Aínda que a análise de ruído tradicional de SPICE pode atopar o ruído do LNA, non serve para o mesturador e o LO, porque o ruído destes bloques verase seriamente afectado polo gran sinal LO.
Un pequeno sinal de entrada require que o receptor teña unha gran función de amplificación, normalmente é necesaria unha ganancia de 120 dB. Cunha ganancia tan alta, calquera sinal que se acople desde o terminal de saída ao terminal de entrada pode causar problemas. A razón importante para usar a arquitectura do receptor superheterodino é que pode distribuír a ganancia en varias frecuencias para reducir a posibilidade de acoplamento. Isto tamén fai que a frecuencia do primeiro LO difira da frecuencia do sinal de entrada, o que pode evitar que os sinais de interferencia grandes se "contaminen" a sinais de entrada pequenas.
Por diferentes motivos, nalgúns sistemas de comunicación sen fíos, a conversión directa ou a arquitectura homodina poden substituír a arquitectura superheterodina. Nesta arquitectura, o sinal de entrada RF convértese directamente á frecuencia fundamental nun só paso. Polo tanto, a maior parte da ganancia está na frecuencia fundamental e a frecuencia do LO e do sinal de entrada é a mesma. Neste caso, debe entenderse a influencia dunha pequena cantidade de acoplamento e debe establecerse un modelo detallado do "camiño de sinal perdido", como: acoplamento a través do substrato, pinos do paquete e fíos de conexión (Bondwire) acoplamento e o acoplamento pola liña eléctrica.
4. Interferencia de canle adxacente na simulación de circuítos de radiofrecuencia
a distorsión tamén xoga un papel importante no transmisor. A non linealidade xerada polo transmisor no circuíto de saída pode estender o ancho de banda do sinal transmitido en canles adxacentes. Este fenómeno chámase "rebrote espectral". Antes de que o sinal chegue ao amplificador de potencia (PA) do transmisor, o seu ancho de banda é limitado; pero a "distorsión de intermodulación" no PA fará que o ancho de banda volva aumentar. Se se aumenta demasiado o ancho de banda, o transmisor non poderá cumprir os requisitos de enerxía das súas canles adxacentes. De feito, ao transmitir sinais modulados dixitalmente é imposible usar SPICE para predicir o crecemento do espectro. Debido a que hai preto de 1000 símbolos dixitais (símbolo), as operacións de transmisión deben ser simuladas para obter un espectro representativo e tamén deben combinar portadoras de alta frecuencia, o que fará imposible a análise transitoria de SPICE.
Noso outro produto:
