Šajā rakstā ir izskaidroti 4 RF ķēžu pamata raksturlielumi no četriem aspektiem: RF interfeiss, mazs sagaidāmais signāls, liels traucējumu signāls un traucējumi no blakus kanāliem, kā arī sniegti svarīgi faktori, kuriem PCB projektēšanas procesā jāpievērš īpaša uzmanība.
RF interfeisa RF shēmas simulācija
Bezvadu raidītāju un uztvērēju koncepcijā var iedalīt divās pamatfrekvences un radio frekvences daļās.Pamatfrekvence satur raidītāja ieejas signāla frekvenču diapazonu un uztvērēja izejas signāla frekvenču diapazonu.Pamatfrekvences joslas platums nosaka pamata ātrumu, ar kādu dati var plūst sistēmā.Pamatfrekvence tiek izmantota, lai uzlabotu datu plūsmas uzticamību un samazinātu raidītāja radīto slodzi uz pārraides vidi ar noteiktu datu pārraides ātrumu.Tāpēc pamata frekvences shēmas PCB projektēšanai ir nepieciešamas plašas zināšanas par signālu apstrādes inženieriju.Raidītāja RF shēma pārvērš un palielina apstrādāto pamatfrekvences signālu noteiktā kanālā un ievada šo signālu pārraides vidē.Un otrādi, uztvērēja RF shēma iegūst signālu no pārraides datu nesēja un pārveido un samazina to līdz pamata frekvencei.
Raidītājiem ir divi galvenie PCB projektēšanas mērķi: pirmais ir tas, ka tiem jāpārraida noteikts jaudas daudzums, vienlaikus patērējot pēc iespējas mazāk enerģijas.Otrais ir tas, ka tie nevar traucēt normālu raiduztvērēja darbību blakus kanālos.Attiecībā uz uztvērēju ir trīs galvenie PCB projektēšanas mērķi: pirmkārt, tiem ir precīzi jāatjauno nelieli signāli;otrkārt, tiem jāspēj noņemt traucējumu signālus ārpus vēlamā kanāla;pēdējais punkts ir tāds pats kā raidītājam, tiem jāpatērē ļoti maz enerģijas.
Lielu traucējošu signālu RF ķēdes simulācija
Uztvērējiem jābūt jutīgiem pret maziem signāliem, pat ja ir lieli traucējoši signāli (bloķētāji).Šāda situācija rodas, mēģinot uztvert vāju vai attālu raidīšanas signālu ar spēcīgu raidītāju, kas raida blakus esošajā kanālā.Traucējošais signāls var būt par 60 līdz 70 dB lielāks nekā paredzamais signāls un var bloķēt parastā signāla uztveršanu uztvērēja ievades fāzē ar lielu pārklājuma apjomu vai liekot uztvērējam radīt pārmērīgu trokšņa daudzumu ievades fāze.Šīs divas iepriekš minētās problēmas var rasties, ja uztvērēju ievades stadijā traucējumu avots virza nelinearitātes reģionā.Lai izvairītos no šīm problēmām, uztvērēja priekšējam galam jābūt ļoti lineāram.
Tāpēc “linearitāte” ir arī svarīgs apsvērums, veidojot uztvērēja PCB.Tā kā uztvērējs ir šaurjoslas ķēde, nelinearitāte ir mērīt “starpmodulācijas kropļojumu (starpmodulācijas kropļojumu)” statistikai.Tas ietver divu sinusa vai kosinusa viļņu izmantošanu ar līdzīgu frekvenci, kas atrodas centrālajā joslā (joslā), lai vadītu ieejas signālu, un pēc tam mēra tā intermodulācijas kropļojumu reizinājumu.Kopumā SPICE ir laikietilpīga un dārga simulācijas programmatūra, jo tai ir jāveic daudzi cikli, pirms tā var iegūt vēlamo frekvences izšķirtspēju, lai izprastu kropļojumus.
Maza vēlamā signāla RF ķēdes simulācija
Uztvērējam jābūt ļoti jutīgam, lai noteiktu mazus ievades signālus.Parasti uztvērēja ieejas jauda var būt pat 1 μV.uztvērēja jutību ierobežo tā ievades ķēdes radītais troksnis.Tāpēc troksnis ir svarīgs apsvērums, izstrādājot PCB uztvērēju.Turklāt ir būtiska iespēja paredzēt troksni, izmantojot simulācijas rīkus.1. attēlā ir tipisks superheterodīna (superheterodīna) uztvērējs.Saņemtais signāls vispirms tiek filtrēts un pēc tam ieejas signāls tiek pastiprināts ar zema trokšņa pastiprinātāju (LNA).Pēc tam pirmo vietējo oscilatoru (LO) izmanto, lai sajauktu ar šo signālu, lai pārveidotu šo signālu par starpfrekvenci (IF).Priekšējās (front-end) ķēdes trokšņu efektivitāte galvenokārt ir atkarīga no LNA, maisītāja (maisītāja) un LO.lai gan izmantot parasto SPICE trokšņu analīzi, jūs varat meklēt LNA troksni, bet mikserim un LO tas ir bezjēdzīgi, jo šajos blokos troksnis būs ļoti liels LO signāls.
Nelielam ieejas signālam nepieciešams, lai uztvērējs būtu ārkārtīgi pastiprināts, parasti tam ir vajadzīgs pat 120 dB pastiprinājums.Pie tik liela pastiprinājuma jebkurš signāls, kas savienots no izejas (pāriem) atpakaļ uz ieeju, var radīt problēmas.Svarīgs iemesls, kāpēc tiek izmantota superārsta uztvērēja arhitektūra, ir tas, ka tā ļauj sadalīt pastiprinājumu vairākās frekvencēs, lai samazinātu savienojuma iespēju.Tas arī padara pirmo LO frekvenci atšķirīgu no ievades signāla frekvences, var novērst lielu traucējumu signāla "piesārņojumu" mazajam ievades signālam.
Dažādu iemeslu dēļ dažās bezvadu sakaru sistēmās tiešā pārveidošana (tiešā pārveidošana) vai iekšējā diferenciālā (homodīna) arhitektūra var aizstāt ultra-ārējo diferenciālo arhitektūru.Šajā arhitektūrā RF ievades signāls tiek tieši pārveidots par pamatfrekvenci vienā solī, lai lielākā daļa pastiprinājuma būtu pamatfrekvencē un LO būtu tādā pašā frekvencē kā ieejas signāls.Šajā gadījumā ir jāsaprot neliela savienojuma daudzuma ietekme un jāizveido detalizēts “klīstošā signāla ceļa” modelis, piemēram: savienojums caur pamatni, savienojums starp iepakojuma nospiedumu un lodēšanas līniju (bondwire) , un savienojums caur elektropārvades līnijas savienojumu.
Blakuskanāla traucējumu RF shēmas simulācija
Izkropļojumiem ir arī svarīga loma raidītājā.Raidītāja radītā nelinearitāte izejas ķēdē var izraisīt pārraidītā signāla frekvences izplatīšanos pa blakus kanāliem.Šo parādību sauc par "spektrālo atjaunošanos".Pirms signāls sasniedz raidītāja jaudas pastiprinātāju (PA), tā joslas platums ir ierobežots;tomēr “starpmodulācijas kropļojums” PA izraisa joslas platuma palielināšanos.Ja joslas platums palielinās pārāk daudz, raidītājs nespēs izpildīt kaimiņu kanālu jaudas prasības.Pārraidot ciparu modulācijas signālu, ar SPICE praktiski nav iespējams paredzēt spektra atkārtotu pieaugumu.Tā kā aptuveni 1000 pārraides darbības digitālo simbolu (simbolu) ir jāimitē, lai iegūtu reprezentatīvu spektru, kā arī jāapvieno augstfrekvences nesējs, tādēļ SPICE pārejošas analīzes veikšana kļūs nepraktiska.
Izsūtīšanas laiks: 31.03.2022