1. Interfaz de radiofrecuencia de simulación de circuito de radiofrecuencia
El transmisor y el receptor inalámbricos se dividen conceptualmente en dos partes: frecuencia base y radiofrecuencia. La frecuencia fundamental incluye el rango de frecuencia de la señal de entrada del transmisor y el rango de frecuencia de la señal de salida del receptor. El ancho de banda de la frecuencia fundamental determina la tasa básica a la que los datos pueden fluir en el sistema. La frecuencia base se usa para mejorar la confiabilidad del flujo de datos y reducir la carga impuesta por el transmisor en el medio de transmisión bajo una tasa de transmisión de datos específica. Por lo tanto, se requiere mucho conocimiento de ingeniería de procesamiento de señales al diseñar un circuito de frecuencia fundamental en una PCB. El circuito de radiofrecuencia del transmisor puede convertir y convertir la señal de banda base procesada en un canal designado e inyectar esta señal en el medio de transmisión. Por el contrario, el circuito de radiofrecuencia del receptor puede obtener la señal del medio de transmisión y convertir y reducir la frecuencia a la frecuencia base.
El transmisor tiene dos objetivos principales de diseño de PCB: el primero es que deben transmitir una potencia específica mientras consumen la menor potencia posible. La segunda es que no pueden interferir con el funcionamiento normal de los transceptores en canales adyacentes. En lo que respecta al receptor, hay tres objetivos principales de diseño de PCB: primero, deben restaurar con precisión las señales pequeñas; en segundo lugar, deben poder eliminar las señales interferentes fuera del canal deseado; y por último, al igual que el transmisor, deben consumir energía Muy pequeña.
2. La gran señal de interferencia de la simulación de circuitos de radiofrecuencia.
El receptor debe ser muy sensible a pequeñas señales, incluso cuando hay grandes señales de interferencia (obstrucciones). Esta situación ocurre cuando se intenta recibir una señal de transmisión débil o de larga distancia, y un potente transmisor cercano está transmitiendo en un canal adyacente. La señal de interferencia puede ser 60 ~ 70 dB más grande que la señal esperada, y puede usarse en una gran cantidad de cobertura durante la etapa de entrada del receptor, o el receptor puede generar ruido excesivo durante la etapa de entrada para bloquear la recepción de señales normales. Si el receptor es impulsado a una región no lineal por la fuente de interferencia durante la etapa de entrada, se producirán los dos problemas anteriores. Para evitar estos problemas, la parte frontal del receptor debe ser muy lineal.
Por lo tanto, la "linealidad" también es una consideración importante en el diseño de PCB del receptor. Dado que el receptor es un circuito de banda estrecha, la no linealidad se mide midiendo la "distorsión de intermodulación". Esto implica el uso de dos ondas sinusoidales u ondas coseno con frecuencias similares y ubicadas en la banda central para impulsar la señal de entrada, y luego medir el producto de su intermodulación. En términos generales, SPICE es un software de simulación costoso y que consume mucho tiempo, ya que debe realizar muchos ciclos de cálculos para obtener la resolución de frecuencia requerida para comprender la distorsión.
3. Pequeña señal esperada para la simulación de circuitos de RF
El receptor debe ser muy sensible para detectar pequeñas señales de entrada. En términos generales, la potencia de entrada del receptor puede ser tan pequeña como 1 μV. La sensibilidad del receptor está limitada por el ruido generado por su circuito de entrada. Por lo tanto, el ruido es una consideración importante en el diseño de PCB del receptor. Además, la capacidad de predecir el ruido con herramientas de simulación es indispensable. La figura 1 es un receptor superheterodino típico. La señal recibida se filtra primero y luego la señal de entrada se amplifica mediante un amplificador de bajo ruido (LNA). Luego use el primer oscilador local (LO) para mezclar con esta señal para convertir esta señal en una frecuencia intermedia (IF). El rendimiento de ruido del circuito de entrada depende principalmente del LNA, el mezclador y el LO. Aunque el análisis de ruido SPICE tradicional puede encontrar el ruido del LNA, es inútil para el mezclador y el LO, porque el ruido en estos bloques se verá seriamente afectado por la gran señal del LO.
La señal de entrada pequeña requiere que el receptor tenga una gran función de amplificación, generalmente se requiere una ganancia de 120 dB. Con una ganancia tan alta, cualquier señal que se acople desde el terminal de salida al terminal de entrada puede causar problemas. La razón importante para utilizar la arquitectura del receptor superheterodino es que puede distribuir la ganancia en varias frecuencias para reducir la posibilidad de acoplamiento. Esto también hace que la frecuencia del primer LO difiera de la frecuencia de la señal de entrada, lo que puede evitar que las señales de interferencia grandes se "contaminen" con señales de entrada pequeñas.
Por diferentes razones, en algunos sistemas de comunicación inalámbrica, la conversión directa o la arquitectura homodina pueden reemplazar la arquitectura superheterodina. En esta arquitectura, la señal de entrada de RF se convierte directamente a la frecuencia fundamental en un solo paso. Por lo tanto, la mayor parte de la ganancia está en la frecuencia fundamental, y la frecuencia del LO y la señal de entrada es la misma. En este caso, se debe entender la influencia de una pequeña cantidad de acoplamiento, y se debe establecer un modelo detallado de la "ruta de señal parásita", como: acoplamiento a través del sustrato, pines del paquete y cables de unión (Bondwire) acoplamiento, y el acoplamiento a través de la línea eléctrica.
4. Interferencia de canal adyacente en simulación de circuito de radiofrecuencia
La distorsión también juega un papel importante en el transmisor. La no linealidad generada por el transmisor en el circuito de salida puede extender el ancho de banda de la señal transmitida en canales adyacentes. Este fenómeno se denomina "rebrote espectral". Antes de que la señal llegue al amplificador de potencia (PA) del transmisor, su ancho de banda es limitado; pero la "distorsión de intermodulación" en el PA hará que el ancho de banda aumente nuevamente. Si el ancho de banda aumenta demasiado, el transmisor no podrá cumplir con los requisitos de potencia de sus canales adyacentes. Al transmitir señales moduladas digitalmente, de hecho, es imposible utilizar SPICE para predecir el mayor crecimiento del espectro. Debido a que hay alrededor de 1000 símbolos digitales (símbolo), las operaciones de transmisión deben simularse para obtener un espectro representativo, y también es necesario combinar portadoras de alta frecuencia, lo que hará que el análisis de transitorios SPICE no sea práctico.
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