無線周波数回路の4つの特性の分析

1.無線周波数回路シミュレーションの無線周波数インターフェース
　　ワイヤレス送信機と受信機は、概念的には基本周波数と無線周波数のXNUMXつの部分に分けられます。基本周波数には、送信機の入力信号の周波数範囲と受信機の出力信号の周波数範囲が含まれます。基本周波数の帯域幅は、データがシステム内を流れることができる基本速度を決定します。基本周波数は、データストリームの信頼性を向上させ、特定のデータ伝送速度の下で送信機が伝送媒体に課す負荷を軽減するために使用されます。したがって、PCB上の基本周波数回路を設計する際には、多くの信号処理工学の知識が必要です。送信機の無線周波数回路は、処理されたベースバンド信号を指定されたチャネルに変換およびアップコンバートし、この信号を伝送媒体に注入することができます。逆に、受信機の無線周波数回路は、伝送媒体から信号を取得し、周波数を基本周波数に変換して低減することができます。
　　送信機にはXNUMXつの主要なPCB設計目標があります。XNUMXつは、可能な限り最小の電力を消費しながら特定の電力を送信する必要があることです。 XNUMXつ目は、隣接チャネルのトランシーバーの通常の動作を妨害できないことです。受信機に関する限り、XNUMXつの主要なPCB設計目標があります。XNUMXつは、小信号を正確に復元する必要があることです。次に、目的のチャネル外の干渉信号を除去できる必要があります。そして最後に、送信機のように、それらは非常に小さい電力を消費しなければなりません。

2.無線周波数回路シミュレーションの大きな干渉信号
　　大きな干渉信号（障害物）がある場合でも、受信機は小さな信号に非常に敏感でなければなりません。この状況は、弱いまたは長距離の送信信号を受信しようとしたときに発生し、近くの強力な送信機が隣接チャネルでブロードキャストしています。干渉信号は、予想される信号より60〜70 dB大きくなる可能性があり、受信機の入力段階で大量のカバレッジで使用したり、受信機が入力段階で過度のノイズを生成して受信をブロックしたりする可能性があります。通常の信号。入力段の間に干渉源によって受信機が非線形領域に駆動されると、上記のXNUMXつの問題が発生します。これらの問題を回避するには、レシーバーのフロントエンドが非常に線形である必要があります。
　　したがって、「直線性」もレシーバのPCB設計において重要な考慮事項です。受信機は狭帯域回路であるため、非線形性は「相互変調歪み」を測定することによって測定されます。これには、周波数が類似し、中央の帯域にあるXNUMXつの正弦波または余弦波を使用して入力信号を駆動し、その相互変調の積を測定することが含まれます。一般的に、SPICEは、歪みを理解するために必要な周波数分解能を取得するために多くの計算サイクルを実行する必要があるため、時間とコストのかかるシミュレーションソフトウェアです。

3.RF回路シミュレーション用の小さな期待信号
　　受信機は、小さな入力信号を検出するために非常に敏感でなければなりません。一般的に言えば、受信機の入力電力は1μVまで小さくすることができます。受信機の感度は、その入力回路によって生成されるノイズによって制限されます。したがって、ノイズはレシーバのPCB設計において重要な考慮事項です。さらに、シミュレーションツールを使用してノイズを予測する機能は不可欠です。図1は、典型的なスーパーヘテロダイン受信機です。受信信号は最初にフィルタリングされ、次に入力信号は低ノイズアンプ（LNA）によって増幅されます。次に、最初の局部発振器（LO）を使用してこの信号と混合し、この信号を中間周波数（IF）に変換します。フロントエンド回路のノイズ性能は、主にLNA、ミキサー、LOに依存します。従来のSPICEノイズ解析ではLNAのノイズを検出できますが、これらのブロックのノイズは大きなLO信号の影響を大きく受けるため、ミキサーとLOには役に立ちません。
　　入力信号が小さい場合は、レシーバーに優れた増幅機能が必要です。通常、120dBのゲインが必要です。このような高ゲインでは、出力端子から入力端子に結合される信号が問題を引き起こす可能性があります。スーパーヘテロダイン受信機アーキテクチャを使用する重要な理由は、結合の可能性を減らすために、ゲインをいくつかの周波数に分散できることです。これにより、最初のLOの周波数が入力信号の周波数と異なり、大きな干渉信号が小さな入力信号に「汚染」されるのを防ぐことができます。
　　さまざまな理由で、一部のワイヤレス通信システムでは、直接変換またはホモダインアーキテクチャがスーパーヘテロダインアーキテクチャに取って代わる可能性があります。このアーキテクチャでは、RF入力信号は単一のステップで基本周波数に直接変換されます。したがって、ゲインの大部分は基本周波数にあり、LOと入力信号の周波数は同じです。この場合、少量の結合の影響を理解し、「浮遊信号経路」の詳細なモデルを確立する必要があります。たとえば、基板、パッケージピン、およびボンディングワイヤ（ボンドワイヤ）を介した結合です。カップリング、および電力線を介したカップリング。

4.無線周波数回路シミュレーションにおける隣接チャネル干渉
　　歪みも送信機で重要な役割を果たします。出力回路の送信機によって生成された非線形性は、隣接するチャネルで送信信号の帯域幅を広げる可能性があります。この現象は「スペクトル再成長」と呼ばれます。信号が送信機のパワーアンプ（PA）に到達する前に、その帯域幅は制限されます。ただし、PAの「相互変調歪み」により、帯域幅が再び増加します。帯域幅を大きくしすぎると、送信機は隣接するチャネルの電力要件を満たすことができなくなります。実際、デジタル変調信号を送信する場合、SPICEを使用してスペクトルのさらなる成長を予測することは不可能です。約1000個のデジタルシンボル（シンボル）があるため、代表的なスペクトルを取得するには送信操作をシミュレートする必要があります。また、高周波キャリアを組み合わせる必要があるため、SPICE過渡解析は実用的ではありません。