У цій статті пояснюються 4 основні характеристики радіочастотних ланцюгів з чотирьох аспектів: радіочастотний інтерфейс, малий очікуваний сигнал, великий сигнал перешкод і перешкоди від суміжних каналів, а також наводяться важливі фактори, які потребують особливої уваги в процесі проектування друкованої плати.
RF схема моделювання інтерфейсу RF
Концепцію бездротового передавача та приймача можна розділити на дві частини: основну частоту та радіочастоту.Основна частота містить діапазон частот вхідного сигналу передавача і діапазон частот вихідного сигналу приймача.Пропускна здатність основної частоти визначає основну швидкість, з якою дані можуть надходити в систему.Основна частота використовується для підвищення надійності потоку даних і для зменшення навантаження передавача на середовище передачі при заданій швидкості передачі даних.Тому конструкція друкованої плати схеми основної частоти вимагає глибоких знань техніки обробки сигналів.Радіочастотна схема передавача перетворює та розширює оброблений сигнал основної частоти до визначеного каналу та вводить цей сигнал у середовище передачі.І навпаки, радіочастотна схема приймача отримує сигнал із середовища передачі, перетворює та зменшує його до основної частоти.
Передавачі мають дві основні цілі дизайну друкованої плати: перша полягає в тому, що вони повинні передавати певну кількість енергії, споживаючи при цьому найменшу можливу кількість енергії.По-друге, вони не можуть заважати нормальній роботі трансивера в суміжних каналах.Що стосується приймача, є три основні цілі проектування друкованої плати: по-перше, вони повинні точно відновлювати невеликі сигнали;по-друге, вони повинні мати можливість видаляти сигнали перешкод за межами потрібного каналу;останній пункт такий же, як і передавач, вони повинні споживати дуже мало енергії.
Симуляція радіочастотної схеми великих сигналів перешкод
Приймачі повинні бути чутливими до малих сигналів, навіть якщо присутні сильні заважаючі сигнали (блокатори).Така ситуація виникає при спробі прийняти слабкий або далекий сигнал передачі за допомогою потужного передавача, який транслює на сусідньому каналі поблизу.Сигнал перешкод може бути на 60–70 дБ більшим, ніж очікуваний сигнал, і може блокувати прийом нормального сигналу на вхідній фазі приймача з великою зоною покриття або через те, що приймач генерує надмірну кількість шуму в вхідна фаза.Ці дві проблеми, згадані вище, можуть виникнути, якщо приймач у вхідному каскаді потрапляє в область нелінійності джерелом перешкод.Щоб уникнути цих проблем, передній кінець приймача повинен бути дуже лінійним.
Тому «лінійність» також є важливим фактором при проектуванні друкованої плати приймача.Оскільки приймач є вузькосмуговим контуром, тому нелінійність полягає в вимірюванні «інтермодуляційних спотворень (інтермодуляційних спотворень)» для статистики.Це передбачає використання двох синусоїдальних або косинусних хвиль подібної частоти, розташованих у центральній смузі (в смузі), для управління вхідним сигналом, а потім вимірювання продукту його інтермодуляційних спотворень.Загалом, SPICE є трудомістким і дорогим програмним забезпеченням моделювання, оскільки воно має виконати багато циклів, перш ніж воно зможе отримати бажану частотну роздільну здатність для розуміння спотворення.
Симуляція ВЧ схеми малого бажаного сигналу
Приймач має бути дуже чутливим, щоб виявити невеликі вхідні сигнали.Загалом, вхідна потужність приймача може становити всього 1 мкВ.чутливість приймача обмежена шумом, створюваним його вхідним контуром.Тому шум є важливим фактором при проектуванні приймача для друкованої плати.Крім того, дуже важливо мати здатність передбачати шум за допомогою інструментів моделювання.На малюнку 1 представлений типовий супергетеродинний (супергетеродинний) приймач.Отриманий сигнал спочатку фільтрується, а потім вхідний сигнал посилюється за допомогою малошумного підсилювача (LNA).Перший гетеродин (LO) потім використовується для змішування з цим сигналом для перетворення цього сигналу на проміжну частоту (IF).Ефективність переднього (переднього кінця) схеми шуму залежить в основному від МШУ, змішувача (змішувача) і гетеродина.хоча використання звичайного SPICE аналізу шуму, ви можете шукати шум МШУ, але для змішувача і LO, це марно, тому що шум у цих блоках, буде дуже великий LO сигнал серйозно постраждав.
Невеликий вхідний сигнал вимагає надзвичайного посилення приймача, зазвичай вимагаючи посилення до 120 дБ.При такому високому підсиленні будь-який сигнал, що подається з виходу (пари) назад на вхід, може створити проблеми.Важливою причиною використання архітектури приймача із супервикидом є те, що вона дозволяє розподіляти посилення на декілька частот, щоб зменшити ймовірність зв’язку.Це також робить першу частоту гетеродина відмінною від частоти вхідного сигналу, що може запобігти «забрудненню» великого сигналу перешкод для малого вхідного сигналу.
З різних причин у деяких системах бездротового зв’язку ультразовнішню диференціальну архітектуру може замінити архітектура прямого перетворення (пряме перетворення) або внутрішня диференціальна (гомодина).У цій архітектурі вхідний радіочастотний сигнал безпосередньо перетворюється на основну частоту за один крок, так що більша частина посилення припадає на основну частоту, а гетеродин має ту саму частоту, що й вхідний сигнал.У цьому випадку слід розуміти вплив невеликої кількості зв’язків і встановити детальну модель «шляху блукаючого сигналу», наприклад: зв’язок через підкладку, зв’язок між площею упаковки та лінією припою (зв’язковим дротом) , і з'єднання через з'єднання лінії електропередачі.
Моделювання радіочастотного ланцюга перешкод у сусідньому каналі
Спотворення також відіграють важливу роль у передавачі.Нелінійність, що генерується передавачем у вихідному ланцюзі, може спричинити поширення ширини частоти переданого сигналу на сусідні канали.Це явище називається «спектральним відростанням».До того, як сигнал досягне підсилювача потужності (ПМ) передавача, його смуга пропускання обмежена;однак «інтермодуляційне спотворення» в PA спричиняє повторне збільшення смуги пропускання.Якщо пропускна здатність збільшиться занадто сильно, передавач не зможе задовольнити вимоги до потужності сусідніх каналів.При передачі сигналу цифрової модуляції за допомогою SPICE практично неможливо передбачити повторне зростання спектра.Оскільки близько 1000 цифрових символів (символів) операції передачі повинні бути змодельовані для отримання репрезентативного спектру, а також потрібно об’єднати високочастотну несучу, це зробить аналіз перехідних процесів SPICE непрактичним.
Час публікації: 31 березня 2022 р