מאמר זה מסביר את 4 המאפיינים הבסיסיים של מעגלי RF מארבעה היבטים: ממשק RF, אות צפוי קטן, אות הפרעות גדול והפרעות מערוצים סמוכים, ונותן גורמים חשובים הזקוקים לתשומת לב מיוחדת בתהליך תכנון ה-PCB.
הדמיית מעגל RF של ממשק RF
משדר ומקלט אלחוטי בקונספט, ניתן לחלק לשני חלקים של התדר הבסיסי ותדר הרדיו.התדר הבסיסי מכיל את טווח התדרים של אות הכניסה של המשדר ואת טווח התדרים של אות המוצא של המקלט.רוחב הפס של התדר הבסיסי קובע את הקצב הבסיסי שבו נתונים יכולים לזרום במערכת.התדר הבסיסי משמש לשיפור האמינות של זרימת הנתונים ולהפחתת העומס המוטל על ידי המשדר על מדיית השידור בקצב נתונים נתון.לכן, תכנון ה-PCB של מעגל התדרים הבסיסי דורש ידע נרחב בהנדסת עיבוד אותות.מעגלי ה-RF של המשדר ממירים ומעלים את אות התדר הבסיסי המעובד לערוץ מוגדר ומחדיר אות זה למדיום השידור.לעומת זאת, מעגלי ה-RF של המקלט רוכשים את האות מאמצעי השידור וממירים ומקטינים אותו לתדר הבסיסי.
למשדרים יש שתי מטרות עיצוב PCB עיקריות: הראשונה היא שעליהם להעביר כמות מסוימת של הספק תוך צריכת כמות הספק המינימלית האפשרית.השני הוא שהם לא יכולים להפריע לפעולה הרגילה של מקלט המשדר בערוצים סמוכים.מבחינת המקלט, ישנן שלוש מטרות עיצוב PCB עיקריות: ראשית, עליהן לשחזר אותות קטנים במדויק;שנית, עליהם להיות מסוגלים להסיר אותות הפרעות מחוץ לערוץ הרצוי;הנקודה האחרונה זהה למשדר, הם חייבים לצרוך מעט מאוד חשמל.
הדמיית מעגל RF של אותות מפריעים גדולים
מקלטים חייבים להיות רגישים לאותות קטנים, גם כאשר קיימים אותות מפריעים (חוסמים) גדולים.מצב זה נוצר כאשר מנסים לקלוט אות שידור חלש או מרוחק עם משדר חזק המשדר בערוץ הסמוך בקרבת מקום.האות המפריע עשוי להיות גדול ב-60 עד 70 dB מהאות הצפוי ויכול לחסום את קליטת האות הרגיל בשלב הכניסה של המקלט עם כמות גדולה של כיסוי או על ידי גרימת המקלט ליצור כמות מוגזמת של רעש ב- שלב הקלט.שתי הבעיות שהוזכרו לעיל יכולות להתרחש אם המקלט, בשלב הקלט, מונע לאזור של אי-ליניאריות על ידי מקור ההפרעה.כדי להימנע מבעיות אלו, הקצה הקדמי של המקלט חייב להיות ליניארי מאוד.
לכן, "לינאריות" היא גם שיקול חשוב בעת תכנון ה-PCB של המקלט.מכיוון שהמקלט הוא מעגל פס צר, כך האי-ליניאריות היא למדוד את "עיוות האינטרמודולציה (עיוות אינטרמודולציה)" לסטטיסטיקה.זה כרוך בשימוש בשני גלי סינוס או קוסינוס בתדר דומה וממוקמים בפס המרכזי (בפס) כדי להניע את אות הכניסה, ולאחר מכן מדידת תוצר של עיוות האינטרמודולציה שלו.בגדול, SPICE היא תוכנת סימולציה גוזלת זמן ויקרה מכיוון שהיא חייבת לבצע מחזורים רבים לפני שתוכל להשיג את רזולוציית התדר הרצויה כדי להבין את העיוות.
הדמיית מעגל RF של אות קטן רצוי
המקלט חייב להיות רגיש מאוד כדי לזהות אותות כניסה קטנים.באופן כללי, הספק הקלט של המקלט יכול להיות קטן עד 1 μV.הרגישות של המקלט מוגבלת על ידי הרעש שנוצר על ידי מעגל הקלט שלו.לכן, רעש הוא שיקול חשוב בעת תכנון מקלט עבור PCB.יתרה מכך, היכולת לחזות רעש בעזרת כלי הדמיה היא חיונית.איור 1 הוא מקלט סופרהטרודין (סופרהטרודין) טיפוסי.האות המתקבל מסונן תחילה ולאחר מכן אות הכניסה מוגבר באמצעות מגבר בעל רעש נמוך (LNA).לאחר מכן נעשה שימוש במתנד המקומי הראשון (LO) כדי לערבב עם האות הזה כדי להמיר אות זה לתדר ביניים (IF).יעילות הרעש של המעגל הקדמי (חזיתי) תלויה בעיקר ב-LNA, במיקסר (במיקסר) וב-LO.למרות השימוש בניתוח רעש SPICE קונבנציונלי, אתה יכול לחפש את רעש LNA, אבל עבור המיקסר ו-LO, זה חסר תועלת, כי הרעש בלוקים אלה, יהיה אות LO גדול מאוד מושפע באופן רציני.
אות הכניסה הקטן מחייב את המקלט להיות מוגבר בצורה קיצונית, בדרך כלל דורש רווח של עד 120 dB.בהגבר גבוה כל כך, כל אות המצורף מהמוצא (הצמדים) חזרה לכניסה יכול ליצור בעיות.הסיבה החשובה לשימוש בארכיטקטורת מקלט סופר חריג היא שהיא מאפשרת לפזר את הרווח על פני מספר תדרים כדי להפחית את הסיכוי לצימוד.זה גם גורם לכך שתדר ה-LO הראשון שונה מתדר אות הכניסה, יכול למנוע "זיהום" אות הפרעות גדול לאות הכניסה הקטן.
מסיבות שונות, בחלק ממערכות התקשורת האלחוטיות, ארכיטקטורת המרה ישירה (המרה ישירה) או ארכיטקטורה דיפרנציאלית פנימית (הומודיין) יכולה להחליף את ארכיטקטורת הדיפרנציאל האולטרה-חיצוני.בארכיטקטורה זו, אות קלט ה-RF מומר ישירות לתדר הבסיסי בשלב אחד, כך שרוב ההגבר נמצא בתדר הבסיסי וה-LO נמצא באותו תדר כמו אות הקלט.במקרה זה, יש להבין את ההשפעה של כמות קטנה של צימוד ולהקים מודל מפורט של "נתיב האות התועה", כגון: צימוד דרך המצע, צימוד בין טביעת הרגל של החבילה לקו ההלחמה (חוט קשר) , וצימוד דרך צימוד קו החשמל.
הדמיית מעגל RF של הפרעות ערוץ סמוך
עיוות גם משחק תפקיד חשוב במשדר.חוסר הלינאריות שנוצר על ידי המשדר במעגל המוצא עלול לגרום לרוחב התדר של האות המשודר להתפשט על פני ערוצים סמוכים.תופעה זו נקראת "צמיחה מחודשת ספקטרלית".לפני שהאות מגיע למגבר הכוח של המשדר (PA), רוחב הפס שלו מוגבל;עם זאת, "עיוות אינטרמודולציה" ב-PA גורם לרוחב הפס לגדול שוב.אם רוחב הפס גדל מדי, המשדר לא יוכל לעמוד בדרישות ההספק של הערוצים השכנים לו.בעת שידור אות אפנון דיגיטלי, זה כמעט בלתי אפשרי לחזות את הצמיחה המחודשת של הספקטרום עם SPICE.מכיוון שיש לדמות כ-1000 סמלים דיגיטליים (סמל) של פעולת השידור כדי לקבל ספקטרום מייצג, וצריך גם לשלב את נושא התדר הגבוה, אלה יהפכו את ניתוח המעבר של SPICE לבלתי מעשי.
זמן פרסום: 31-31-2022