บทความนี้จะอธิบายคุณลักษณะพื้นฐาน 4 ประการของวงจร RF จากสี่ด้าน: อินเทอร์เฟซ RF, สัญญาณคาดหวังขนาดเล็ก, สัญญาณรบกวนขนาดใหญ่ และการรบกวนจากช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน และให้ปัจจัยสำคัญที่ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษในกระบวนการออกแบบ PCB
การจำลองวงจร RF ของอินเทอร์เฟซของ RF
เครื่องส่งและรับสัญญาณไร้สายในแนวคิดสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนของความถี่พื้นฐานและความถี่วิทยุความถี่พื้นฐานประกอบด้วยช่วงความถี่ของสัญญาณอินพุตของเครื่องส่งและช่วงความถี่ของสัญญาณเอาท์พุตของเครื่องรับแบนด์วิธของความถี่พื้นฐานจะกำหนดอัตราพื้นฐานที่ข้อมูลสามารถไหลในระบบได้ความถี่พื้นฐานใช้เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของกระแสข้อมูล และเพื่อลดโหลดที่กำหนดโดยเครื่องส่งสัญญาณบนสื่อส่งสัญญาณที่อัตราข้อมูลที่กำหนดดังนั้นการออกแบบ PCB ของวงจรความถี่พื้นฐานจึงต้องอาศัยความรู้ที่กว้างขวางเกี่ยวกับวิศวกรรมการประมวลผลสัญญาณวงจร RF ของเครื่องส่งจะแปลงและเพิ่มสเกลสัญญาณความถี่พื้นฐานที่ได้รับการประมวลผลไปยังช่องสัญญาณที่ระบุ และอัดสัญญาณนี้เข้าไปในสื่อการส่งในทางกลับกัน วงจร RF ของเครื่องรับจะรับสัญญาณจากสื่อส่งสัญญาณและแปลงและลดขนาดให้เป็นความถี่พื้นฐาน
เครื่องส่งสัญญาณมีเป้าหมายการออกแบบ PCB หลักสองประการ ประการแรกคือต้องส่งพลังงานตามจำนวนที่กำหนดในขณะที่ใช้พลังงานน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ประการที่สองคือไม่สามารถรบกวนการทำงานปกติของตัวรับส่งสัญญาณในช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันในแง่ของเครื่องรับ มีเป้าหมายการออกแบบ PCB หลักสามประการ ประการแรก พวกเขาจะต้องคืนค่าสัญญาณขนาดเล็กอย่างแม่นยำประการที่สองต้องสามารถลบสัญญาณรบกวนที่อยู่นอกช่องที่ต้องการได้จุดสุดท้ายเหมือนกับตัวส่งสัญญาณต้องกินไฟน้อยมาก
การจำลองวงจร RF ของสัญญาณรบกวนขนาดใหญ่
เครื่องรับจะต้องมีความไวต่อสัญญาณขนาดเล็ก แม้ว่าจะมีสัญญาณรบกวนขนาดใหญ่ (บล็อคเกอร์) ก็ตามสถานการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อพยายามรับสัญญาณส่งสัญญาณที่อ่อนหรือไกลด้วยเครื่องส่งสัญญาณที่ทรงพลังที่ออกอากาศในช่องที่อยู่ติดกันในบริเวณใกล้เคียงสัญญาณรบกวนอาจมีขนาดใหญ่กว่าสัญญาณที่คาดไว้ 60 ถึง 70 dB และสามารถปิดกั้นการรับสัญญาณปกติในเฟสอินพุตของเครื่องรับที่มีการครอบคลุมจำนวนมาก หรือโดยการทำให้เครื่องรับสร้างเสียงรบกวนมากเกินไปใน เฟสอินพุตปัญหาทั้งสองที่กล่าวมาข้างต้นสามารถเกิดขึ้นได้หากเครื่องรับในขั้นตอนการป้อนข้อมูลถูกผลักดันเข้าสู่ขอบเขตที่ไม่เป็นเชิงเส้นโดยแหล่งที่มาของการรบกวนเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ ส่วนหน้าของเครื่องรับจะต้องเป็นเส้นตรงมาก
ดังนั้น "ความเป็นเส้นตรง" จึงเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเมื่อออกแบบ PCB ตัวรับเนื่องจากเครื่องรับเป็นวงจรย่านความถี่แคบ ดังนั้นความไม่เชิงเส้นจึงเป็นการวัด "ความบิดเบี้ยวระหว่างมอดูเลชั่น (ความบิดเบี้ยวระหว่างมอดูเลชัน)" กับสถิติสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้คลื่นไซน์หรือโคไซน์สองตัวที่มีความถี่ใกล้เคียงกันและอยู่ในแถบกึ่งกลาง (ในแถบความถี่) เพื่อขับเคลื่อนสัญญาณอินพุต จากนั้นจึงวัดผลคูณของการบิดเบือนระหว่างสัญญาณโดยรวมแล้ว SPICE เป็นซอฟต์แวร์จำลองสถานการณ์ที่ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง เนื่องจากจะต้องดำเนินการหลายรอบก่อนที่จะได้ความละเอียดความถี่ที่ต้องการเพื่อทำความเข้าใจการบิดเบือน
การจำลองวงจร RF ของสัญญาณที่ต้องการขนาดเล็ก
เครื่องรับจะต้องมีความไวสูงในการตรวจจับสัญญาณอินพุตขนาดเล็กโดยทั่วไป กำลังไฟฟ้าเข้าของเครื่องรับอาจมีขนาดเล็กเพียง 1 μVความไวของเครื่องรับถูกจำกัดโดยสัญญาณรบกวนที่เกิดจากวงจรอินพุตดังนั้นเสียงรบกวนจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อออกแบบเครื่องรับสำหรับ PCBนอกจากนี้ การมีความสามารถในการทำนายสัญญาณรบกวนด้วยเครื่องมือจำลองถือเป็นสิ่งสำคัญรูปที่ 1 เป็นตัวรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ (ซุปเปอร์เฮเทอโรไดน์) ทั่วไปสัญญาณที่ได้รับจะถูกกรองก่อน จากนั้นสัญญาณอินพุตจะถูกขยายด้วยเครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (LNA)จากนั้นจะใช้ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น (LO) เครื่องแรกเพื่อผสมกับสัญญาณนี้เพื่อแปลงสัญญาณนี้เป็นความถี่กลาง (IF)ประสิทธิภาพสัญญาณรบกวนของวงจรส่วนหน้า (ส่วนหน้า) ขึ้นอยู่กับ LNA, มิกเซอร์ (มิกเซอร์) และ LO เป็นหลักแม้ว่าการใช้การวิเคราะห์สัญญาณรบกวน SPICE แบบเดิม คุณสามารถค้นหาสัญญาณรบกวน LNA ได้ แต่สำหรับมิกเซอร์และ LO มันไม่มีประโยชน์ เนื่องจากสัญญาณรบกวนในบล็อกเหล่านี้ จะเป็นสัญญาณ LO ขนาดใหญ่มากที่ได้รับผลกระทบอย่างจริงจัง
สัญญาณอินพุตขนาดเล็กจำเป็นต้องขยายเครื่องรับอย่างมาก โดยปกติแล้วจะต้องได้รับความขยายสูงถึง 120 dBด้วยอัตราขยายที่สูงเช่นนี้ สัญญาณใดๆ ที่ต่อจากเอาต์พุต (คู่) กลับไปยังอินพุตสามารถสร้างปัญหาได้เหตุผลสำคัญในการใช้สถาปัตยกรรมตัวรับค่าผิดปกติพิเศษคือช่วยให้สามารถกระจายเกนไปยังหลายความถี่เพื่อลดโอกาสในการเชื่อมต่อนอกจากนี้ยังทำให้ความถี่ LO แรกแตกต่างจากความถี่สัญญาณอินพุต สามารถป้องกันสัญญาณรบกวนขนาดใหญ่ “มลพิษ” ไปยังสัญญาณอินพุตขนาดเล็ก
ด้วยเหตุผลที่แตกต่างกัน ในระบบการสื่อสารไร้สายบางระบบ การแปลงโดยตรง (การแปลงโดยตรง) หรือสถาปัตยกรรมดิฟเฟอเรนเชียลภายใน (โฮโมไดน์) สามารถแทนที่สถาปัตยกรรมดิฟเฟอเรนเชียลภายนอกพิเศษได้ในสถาปัตยกรรมนี้ สัญญาณอินพุต RF จะถูกแปลงเป็นความถี่พื้นฐานโดยตรงในขั้นตอนเดียว เพื่อให้เกนส่วนใหญ่อยู่ในความถี่พื้นฐาน และ LO อยู่ที่ความถี่เดียวกันกับสัญญาณอินพุตในกรณีนี้ ต้องเข้าใจผลกระทบของการมีเพศสัมพันธ์จำนวนเล็กน้อย และต้องสร้างแบบจำลองโดยละเอียดของ "เส้นทางสัญญาณที่หลงทาง" เช่น: การมีเพศสัมพันธ์ผ่านซับสเตรต การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างรอยเท้าของบรรจุภัณฑ์และเส้นบัดกรี (ลวดเชื่อม) และเชื่อมต่อผ่านข้อต่อสายไฟ
การจำลองวงจร RF ของการรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน
การบิดเบือนยังมีบทบาทสำคัญในเครื่องส่งสัญญาณอีกด้วยความไม่เชิงเส้นที่สร้างโดยเครื่องส่งสัญญาณในวงจรเอาท์พุตอาจทำให้ความกว้างความถี่ของสัญญาณที่ส่งกระจายไปทั่วช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "การงอกใหม่ของสเปกตรัม"ก่อนที่สัญญาณจะไปถึงเครื่องขยายกำลัง (PA) ของเครื่องส่งสัญญาณ แบนด์วิธจะถูกจำกัดอย่างไรก็ตาม "การบิดเบือนระหว่างมอดูเลชัน" ใน PA จะทำให้แบนด์วิธเพิ่มขึ้นอีกครั้งหากแบนด์วิธเพิ่มขึ้นมากเกินไป เครื่องส่งจะไม่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานของช่องสัญญาณข้างเคียงได้เมื่อส่งสัญญาณมอดูเลชั่นแบบดิจิทัล แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำนายการเติบโตของสเปกตรัมด้วย SPICEเนื่องจากต้องมีการจำลองสัญลักษณ์ดิจิทัลประมาณ 1,000 สัญลักษณ์ของการดำเนินการส่งสัญญาณเพื่อให้ได้สเปกตรัมที่เป็นตัวแทน และยังจำเป็นต้องรวมพาหะความถี่สูงด้วย สิ่งเหล่านี้จะทำให้การวิเคราะห์ชั่วคราวของ SPICE กลายเป็นสิ่งที่ปฏิบัติไม่ได้
เวลาโพสต์: 31 มี.ค. 2022