1. Radyo frekansı devre simülasyonunun radyo frekansı arayüzü
Kablosuz verici ve alıcı kavramsal olarak iki kısma ayrılır: temel frekans ve radyo frekansı. Temel frekans, vericinin giriş sinyalinin frekans aralığını ve alıcının çıkış sinyalinin frekans aralığını içerir. Temel frekansın bant genişliği, verilerin sistemde akabileceği temel hızı belirler. Baz frekansı, veri akışının güvenilirliğini artırmak ve belirli bir veri iletim hızı altında verici tarafından iletim ortamına uygulanan yükü azaltmak için kullanılır. Bu nedenle, bir PCB üzerinde temel bir frekans devresi tasarlarken çok sayıda sinyal işleme mühendisliği bilgisi gereklidir. Vericinin radyo frekansı devresi, işlenmiş temel bant sinyalini belirlenmiş bir kanala dönüştürebilir ve yukarı dönüştürebilir ve bu sinyali iletim ortamına enjekte edebilir. Aksine, alıcının radyo frekansı devresi sinyali iletim ortamından alabilir ve frekansı temel frekansa dönüştürebilir ve azaltabilir.
Vericinin iki ana PCB tasarım hedefi vardır: Birincisi, mümkün olan en az gücü tüketirken belirli bir gücü iletmeleri gerektiğidir. İkincisi, komşu kanallardaki alıcı-vericilerin normal çalışmasına müdahale edememeleridir. Alıcı söz konusu olduğunda, üç ana PCB tasarım hedefi vardır: birincisi, küçük sinyalleri doğru bir şekilde geri yüklemeleri gerekir; ikinci olarak, istenen kanalın dışındaki parazitli sinyalleri kaldırabilmelidirler; ve son olarak, verici gibi, çok az güç tüketmeleri gerekir.
2. Radyo frekansı devre simülasyonunun büyük parazit sinyali
Alıcı, büyük parazit sinyalleri (engeller) olsa bile küçük sinyallere çok duyarlı olmalıdır. Bu durum, zayıf veya uzun mesafeli bir iletim sinyali almaya çalışırken ve yakındaki güçlü bir verici bitişik bir kanalda yayın yaparken meydana gelir. Parazit sinyali, beklenen sinyalden 60 ~ 70 dB daha büyük olabilir ve alıcının giriş aşamasında büyük miktarda kapsama alanında kullanılabilir veya alıcı, giriş aşamasında sinyal alımını engellemek için aşırı gürültü oluşturabilir. normal sinyaller. Alıcı, giriş aşamasında girişim kaynağı tarafından doğrusal olmayan bir bölgeye sürülürse, yukarıdaki iki sorun ortaya çıkacaktır. Bu sorunları önlemek için, alıcının ön ucu çok doğrusal olmalıdır.
Bu nedenle, alıcının PCB tasarımında "doğrusallık" da önemli bir husustur. Alıcı bir dar bantlı devre olduğundan, doğrusal olmama "intermodülasyon distorsiyonu" ölçülerek ölçülür. Bu, giriş sinyalini sürmek için merkez bantta bulunan ve benzer frekanslara sahip iki sinüs dalgası veya kosinüs dalgası kullanmayı ve ardından intermodülasyonunun ürününü ölçmeyi içerir. Genel olarak konuşursak, SPICE, distorsiyonu anlamak için gerekli frekans çözünürlüğünü elde etmek için birçok hesaplama döngüsü gerçekleştirmesi gerektiğinden, zaman alıcı ve maliyetli bir simülasyon yazılımıdır.
3. RF devre simülasyonu için beklenen küçük sinyal
Alıcının, küçük giriş sinyallerini algılamak için çok hassas olması gerekir. Genel olarak, alıcının giriş gücü 1 μV kadar küçük olabilir. Alıcının hassasiyeti, giriş devresi tarafından üretilen gürültü ile sınırlıdır. Bu nedenle, gürültü, alıcının PCB tasarımında önemli bir husustur. Dahası, simülasyon araçlarıyla gürültüyü tahmin etme yeteneği vazgeçilmezdir. Şekil 1, tipik bir süperheterodin alıcıdır. Alınan sinyal önce filtrelenir ve ardından giriş sinyali bir düşük gürültü amplifikatörü (LNA) ile güçlendirilir. Ardından, bu sinyali bir ara frekansa (IF) dönüştürmek için bu sinyalle karıştırmak için ilk yerel osilatörü (LO) kullanın. Ön uç devrenin gürültü performansı temel olarak LNA, karıştırıcı ve LO'ya bağlıdır. Geleneksel SPICE gürültü analizi LNA'nın gürültüsünü bulabilmesine rağmen, mikser ve LO için işe yaramaz, çünkü bu bloklardaki gürültü büyük LO sinyalinden ciddi şekilde etkilenecektir.
Küçük giriş sinyali, alıcının mükemmel bir amplifikasyon işlevine sahip olmasını gerektirir, genellikle 120 dB'lik bir kazanç gerekir. Bu kadar yüksek bir kazançla, çıkış terminalinden giriş terminaline geri bağlanan herhangi bir sinyal sorunlara neden olabilir. Süperheterodin alıcı mimarisini kullanmanın önemli nedeni, eşleşme olasılığını azaltmak için kazancı birkaç frekansa dağıtabilmesidir. Bu aynı zamanda, birinci LO'nun frekansının giriş sinyalinin frekansından farklı olmasına neden olur, bu da büyük parazit sinyallerinin küçük giriş sinyallerine "kirlenmesini" önleyebilir.
Farklı nedenlerle, bazı kablosuz iletişim sistemlerinde, doğrudan dönüşüm veya homodin mimari, süperheterodin mimarisinin yerini alabilir. Bu mimaride, RF giriş sinyali tek bir adımda doğrudan temel frekansa dönüştürülür. Bu nedenle, kazancın çoğu temel frekanstadır ve LO frekansı ile giriş sinyali aynıdır. Bu durumda, az miktarda kuplajın etkisi anlaşılmalıdır ve "başıboş sinyal yolunun" ayrıntılı bir modeli oluşturulmalıdır, örneğin: substrat üzerinden kuplaj, paket pimleri ve aralarında bağlama telleri (Bondwire) bağlantı ve güç hattı üzerinden bağlantı.
4. Radyo frekansı devre simülasyonunda komşu kanal paraziti
distorsiyon da vericide önemli bir rol oynar. Çıkış devresindeki verici tarafından üretilen doğrusal olmama, iletilen sinyalin bant genişliğini bitişik kanallarda yayabilir. Bu fenomen "spektral yeniden büyüme" olarak adlandırılır. Sinyal vericinin güç amplifikatörüne (PA) ulaşmadan önce, bant genişliği sınırlıdır; ancak PA'daki "intermodülasyon distorsiyonu" bant genişliğinin tekrar artmasına neden olacaktır. Bant genişliği çok fazla artırılırsa, verici komşu kanallarının güç gereksinimlerini karşılayamayacaktır. Dijital olarak modüle edilmiş sinyalleri iletirken, aslında, spektrumun daha fazla büyümesini tahmin etmek için SPICE kullanmak imkansızdır. Yaklaşık 1000 dijital sembol (sembol) olduğundan, temsili bir spektrum elde etmek için iletim işlemlerinin simüle edilmesi gerekir ve ayrıca SPICE geçici analizini pratik olmayan hale getirecek yüksek frekanslı taşıyıcıların birleştirilmesi gerekir.
Bizim diğer ürün:
