PCB技術 - RFPCB回路の特性

ipcbはRFPCB回路の4つの基本的な特性を紹介します 4つの側面から：RFインターフェース、小さな期待信号、大きな干渉信号、隣接チャネルからの干渉、そしてPCB設計プロセスで特別な注意を必要とする重要な要素を提供します。

RFPCB回路のRFインターフェース シミュレーション

概念的には、ワイヤレス送信機と受信機は、基本周波数と無線周波数の2つの部分に分けることができます。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、システムを流れるデータの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によって伝送媒体にかかる負荷を軽減するために使用されます。したがって、PCB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RF回路は、処理された基本周波数信号を指定されたチャネルに変換し、その信号を伝送媒体に注入することができます。

送信機には2つの主要なPCB設計目標があります。それらは、できるだけ少ない電力で特定の電力を送信する必要があります。第二に、隣接するチャネルのトランシーバーの通常の動作を妨げることはできません。受信機に関しては、3つの主要なPCB設計目標があります。1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、送信機のように、それらは非常に少ない電力を消費しなければなりません。

RFPCB回路の大きな干渉信号 シミュレーション

受信機は、大きな干渉信号（障害物）が存在する場合でも、小さな信号に敏感でなければなりません。これは、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、近くの強い送信機が隣接チャネルでブロードキャストしている場合に発生します。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、レシーバーの入力フェーズでの大量のカバレッジによって通常の信号受信をブロックしたり、レシーバーが入力で過剰なノイズを生成したりする可能性があります。段階。受信機が入力位相の干渉源によって非線形領域に駆動されると、上記の2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PCBレシーバーの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計算されます。これには、周波数が類似し、帯域内にある2つの正弦波または余弦波を使用して入力信号を駆動し、その相互作用変調の積を測定することが含まれます。一般的に、スパイスは、歪みを理解するために必要な周波数分解能を取得する前に多くのサイクルを実行する必要があるため、時間と費用効果の高いシミュレーションソフトウェアです。

RFPCB回路

RFPCB回路で予想される小さな信号 シミュレーション

受信機は小さな入力信号に敏感でなければなりません。一般的に、受信機は1μvの小さな電力を入力できます。受信機の感度は、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PCBレシーバーの設計における重要な要素です。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が必要です。図1は、典型的なスーパーヘテロダイン受信機です。受信信号はフィルタリングされ、低ノイズアンプ（LNA）によって増幅されます。次に、信号は局部発振器（LO）と混合され、信号が中間周波数に変換されます（if）。フロントエンド回路のノイズ効率は、主にLNA、ミキサー、およびLOに依存します。LNAのノイズは、従来のスパイスノイズ分析で見つけることができますが、ミキサーやローには役に立ちません。

入力信号が小さいと、受信機に大きな増幅機能が必要になります。これには通常、120dBのゲインが必要です。このような高ゲインでは、カップリングから入力に戻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、ゲインを複数の周波数に分散して、結合の確率を減らすことができるためです。これにより、各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1つのステップで基本周波数に直接変換されるため、ゲインの大部分は基本周波数にあり、loは入力信号と同じ周波数です。この場合、少量の結合の影響を理解し、基板を介した結合、パッケージピンとボンディングワイヤ間の結合、電力線を介した結合など、「漂遊信号経路」の詳細なモデルを確立する必要があります。

RFPCB回路の隣接チャネルの干渉 シミュレーション

歪みも送信機で重要な役割を果たします。出力回路の送信機の非線形性により、送信信号の帯域幅が隣接チャネルに広がる可能性があります。この現象を「スペクトル成長」と呼びます。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内の「相互変調歪み」により、帯域幅が再び増加します。帯域幅が大きくなりすぎると、送信機は隣接チャネルの電力要件を満たすことができなくなります。デジタル変調信号を送信する場合、スパイスを使用してスペクトルの再成長を予測することはできません。代表的なスペクトルを取得するには約1000のシンボルをシミュレートする必要があり、高周波キャリアを組み合わせる必要があるため、これらはスパイス過渡解析を非実用的にします。