1. Interface de radiofrequência de simulação de circuito de radiofrequência
O transmissor e o receptor sem fio são conceitualmente divididos em duas partes: frequência base e frequência de rádio. A frequência fundamental inclui a faixa de frequência do sinal de entrada do transmissor e a faixa de frequência do sinal de saída do receptor. A largura de banda da frequência fundamental determina a taxa básica na qual os dados podem fluir no sistema. A frequência base é usada para melhorar a confiabilidade do fluxo de dados e reduzir a carga imposta pelo transmissor no meio de transmissão sob uma taxa de transmissão de dados específica. Portanto, muito conhecimento de engenharia de processamento de sinal é necessário ao projetar um circuito de frequência fundamental em um PCB. O circuito de radiofrequência do transmissor pode converter e converter o sinal de banda base processado em um canal designado e injetar esse sinal no meio de transmissão. Pelo contrário, o circuito de radiofrequência do receptor pode obter o sinal do meio de transmissão e converter e reduzir a frequência para a frequência base.
O transmissor tem dois objetivos principais de design de PCB: o primeiro é que eles devem transmitir uma potência específica enquanto consomem o mínimo de energia possível. A segunda é que eles não podem interferir na operação normal de transceptores em canais adjacentes. No que diz respeito ao receptor, há três objetivos principais de design de PCB: primeiro, eles devem restaurar com precisão pequenos sinais; em segundo lugar, eles devem ser capazes de remover sinais de interferência fora do canal desejado; e por último, como o transmissor, eles devem consumir energia muito pequena.
2. O grande sinal de interferência da simulação do circuito de radiofrequência
O receptor deve ser muito sensível a pequenos sinais, mesmo quando há grandes sinais de interferência (obstruções). Essa situação ocorre quando se tenta receber um sinal de transmissão fraco ou de longa distância e um transmissor poderoso próximo está transmitindo em um canal adjacente. O sinal de interferência pode ser 60 ~ 70 dB maior do que o sinal esperado e pode ser usado em uma grande cobertura durante o estágio de entrada do receptor, ou o receptor pode gerar ruído excessivo durante o estágio de entrada para bloquear a recepção de sinais normais. Se o receptor for conduzido para uma região não linear pela fonte de interferência durante o estágio de entrada, os dois problemas acima ocorrerão. Para evitar esses problemas, a extremidade frontal do receptor deve ser muito linear.
Portanto, a "linearidade" também é uma consideração importante no projeto de PCB do receptor. Como o receptor é um circuito de banda estreita, a não linearidade é medida medindo a "distorção de intermodulação". Isso envolve o uso de duas ondas seno ou co-seno com frequências semelhantes e localizadas na banda central para conduzir o sinal de entrada e, em seguida, medir o produto de sua intermodulação. De modo geral, o SPICE é um software de simulação demorado e de alto custo, pois deve realizar muitos ciclos de cálculos para obter a resolução de frequência necessária para entender a distorção.
3. Pequeno sinal esperado para simulação de circuito RF
O receptor deve ser muito sensível para detectar pequenos sinais de entrada. De modo geral, a potência de entrada do receptor pode ser tão pequena quanto 1 μV. A sensibilidade do receptor é limitada pelo ruído gerado por seu circuito de entrada. Portanto, o ruído é uma consideração importante no projeto de PCB do receptor. Além disso, a capacidade de prever ruído com ferramentas de simulação é indispensável. A Figura 1 é um receptor super-heteródino típico. O sinal recebido é filtrado primeiro e, em seguida, o sinal de entrada é amplificado por um amplificador de baixo ruído (LNA). Em seguida, use o primeiro oscilador local (LO) para misturar com este sinal para converter este sinal em uma frequência intermediária (IF). O desempenho de ruído do circuito frontal depende principalmente do LNA, do mixer e do LO. Embora a análise de ruído SPICE tradicional possa encontrar o ruído do LNA, ela é inútil para o mixer e o LO, porque o ruído nesses blocos será seriamente afetado pelo grande sinal LO.
O sinal de entrada pequeno requer que o receptor tenha uma grande função de amplificação, geralmente um ganho de 120 dB é necessário. Com um ganho tão alto, qualquer sinal que seja acoplado do terminal de saída de volta ao terminal de entrada pode causar problemas. A razão importante para usar a arquitetura de receptor super-heteródino é que ela pode distribuir o ganho em várias frequências para reduzir a chance de acoplamento. Isso também faz com que a frequência do primeiro LO difira da frequência do sinal de entrada, o que pode impedir que grandes sinais de interferência sejam "contaminados" por pequenos sinais de entrada.
Por diferentes razões, em alguns sistemas de comunicação sem fio, a conversão direta ou arquitetura homódina pode substituir a arquitetura super-heteródina. Nesta arquitetura, o sinal de entrada de RF é convertido diretamente para a frequência fundamental em uma única etapa. Portanto, a maior parte do ganho está na frequência fundamental, e a frequência do LO e do sinal de entrada é a mesma. Neste caso, a influência de uma pequena quantidade de acoplamento deve ser entendida, e um modelo detalhado do "caminho de sinal perdido" deve ser estabelecido, como: acoplamento através do substrato, pinos de embalagem e fios de ligação (Bondwire) entre acoplamento, e o acoplamento através da linha de alimentação.
4. Interferência de canal adjacente na simulação do circuito de radiofrequência
a distorção também desempenha um papel importante no transmissor. A não linearidade gerada pelo transmissor no circuito de saída pode espalhar a largura de banda do sinal transmitido em canais adjacentes. Este fenômeno é chamado de "regeneração espectral". Antes que o sinal alcance o amplificador de potência do transmissor (PA), sua largura de banda é limitada; mas a "distorção de intermodulação" no PA fará com que a largura de banda aumente novamente. Se a largura de banda aumentar muito, o transmissor não será capaz de atender aos requisitos de energia de seus canais adjacentes. Ao transmitir sinais modulados digitalmente, de fato, é impossível usar o SPICE para prever o crescimento posterior do espectro. Como existem cerca de 1000 símbolos digitais (símbolo), as operações de transmissão devem ser simuladas para obter um espectro representativo e também precisam combinar portadoras de alta frequência, o que tornará a análise de transientes SPICE impraticável.
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