Burada radyo frekans devrelerinin dört temel özelliği dört açıdan yorumlanacaktır: radyo frekansı arayüzü, istenen küçük sinyal, büyük girişim sinyali ve bitişik kanal girişimi ve PCB tasarım sürecinde özel dikkat gerektiren önemli faktörlere yer verilmiştir.

Radyo frekansı devre simülasyonunun radyo frekansı arayüzü

Kablosuz verici ve alıcı kavramsal olarak iki kısma ayrılmıştır: temel frekans ve radyo frekansı.Temel frekans, vericinin giriş sinyalinin frekans aralığını ve alıcının çıkış sinyalinin frekans aralığını içerir.Temel frekansın bant genişliği, verilerin sistemde akabileceği temel hızı belirler.Baz frekansı, veri akışının güvenilirliğini artırmak ve belirli bir veri iletim hızı altında vericinin iletim ortamına uyguladığı yükü azaltmak için kullanılır.Bu nedenle bir PCB üzerinde temel frekans devresi tasarlarken çok fazla sinyal işleme mühendisliği bilgisi gereklidir.Vericinin radyo frekansı devresi, işlenmiş temel bant sinyalini belirlenen bir kanala dönüştürebilir ve yukarıya dönüştürebilir ve bu sinyali iletim ortamına enjekte edebilir.Aksine, alıcının radyo frekans devresi, sinyali iletim ortamından alabilir ve frekansı baz frekansa dönüştürüp azaltabilir.
Vericinin iki ana PCB tasarım hedefi vardır: Birincisi, mümkün olan en az gücü tüketirken belirli bir gücü iletmeleri gerektiğidir.İkincisi, bitişik kanallardaki alıcı-vericilerin normal çalışmasına müdahale edemeyecekleridir.Alıcı açısından üç ana PCB tasarım hedefi vardır: Birincisi, küçük sinyalleri doğru bir şekilde geri yüklemelidirler;ikincisi, istenen kanalın dışındaki parazitli sinyalleri ortadan kaldırabilmelidirler;ve son olarak verici gibi çok az güç tüketmeleri gerekir.

Radyo frekansı devre simülasyonunun büyük girişim sinyali

Büyük parazit sinyalleri (engeller) olsa bile alıcının küçük sinyallere karşı çok duyarlı olması gerekir.Bu durum, zayıf veya uzun mesafeli bir iletim sinyali alınmaya çalışıldığında ve yakındaki güçlü bir vericinin bitişik bir kanalda yayın yaptığı durumlarda meydana gelir.Parazite neden olan sinyal, beklenen sinyalden 60 ila 70 dB daha büyük olabilir ve alıcının giriş aşamasında büyük miktarda kaplanabilir veya alıcı, giriş aşamasında normal sinyallerin alınmasını engellemek için aşırı gürültü üretebilir. .Alıcı, giriş aşamasında girişim kaynağı tarafından doğrusal olmayan bir bölgeye sürülürse yukarıdaki iki sorun ortaya çıkacaktır.Bu sorunları önlemek için alıcının ön ucunun oldukça doğrusal olması gerekir.
Bu nedenle alıcının PCB tasarımında “doğrusallık” da önemli bir husustur.Alıcı dar bantlı bir devre olduğundan doğrusal olmama durumu “modülasyonlar arası bozulma” ölçülerek ölçülür.Bu, giriş sinyalini yönlendirmek için merkez bantta bulunan ve benzer frekanslara sahip iki sinüs dalgasının veya kosinüs dalgasının kullanılmasını ve ardından intermodülasyonunun çarpımının ölçülmesini içerir.Genel olarak konuşursak, SPICE zaman alıcı ve maliyetli bir simülasyon yazılımıdır çünkü distorsiyonu anlamak için gerekli frekans çözünürlüğünü elde etmek amacıyla birçok döngü hesaplaması yapması gerekir.

RF devre simülasyonunda beklenen küçük sinyal

Alıcının küçük giriş sinyallerini tespit edebilmesi için çok hassas olması gerekir.Genel olarak konuşursak, alıcının giriş gücü 1 μV kadar küçük olabilir.Alıcının hassasiyeti, giriş devresi tarafından üretilen gürültü ile sınırlıdır.Bu nedenle, alıcının PCB tasarımında gürültü önemli bir husustur.Üstelik simülasyon araçlarıyla gürültüyü tahmin etme yeteneği vazgeçilmezdir.Şekil 1 tipik bir süperheterodin alıcısıdır.Alınan sinyal önce filtrelenir ve ardından giriş sinyali bir düşük gürültülü amplifikatör (LNA) tarafından güçlendirilir.Daha sonra bu sinyali bir ara frekansa (IF) dönüştürmek için bu sinyalle karıştırmak üzere ilk yerel osilatörü (LO) kullanın.Ön uç devrenin gürültü performansı temel olarak LNA'ya, miksere ve LO'ya bağlıdır.Geleneksel SPICE gürültü analizi LNA'nın gürültüsünü bulabilse de mikser ve LO için işe yaramaz çünkü bu bloklardaki gürültü büyük LO sinyalinden ciddi şekilde etkilenecektir.
Küçük bir giriş sinyali, alıcının büyük bir amplifikasyon fonksiyonuna sahip olmasını gerektirir ve genellikle 120 dB'lik bir kazanç gerektirir.Bu kadar yüksek bir kazançla, çıkış ucundan giriş ucuna bağlanan herhangi bir sinyal sorunlara neden olabilir.Süperheterodin alıcı mimarisinin kullanılmasının önemli nedeni, eşleşme olasılığını azaltmak için kazancı çeşitli frekanslara dağıtabilmesidir.Bu aynı zamanda ilk LO'nun frekansını giriş sinyalinin frekansından farklı kılar, bu da büyük girişim sinyallerinin küçük giriş sinyallerine "kirlenmesini" önleyebilir.
Farklı nedenlerden dolayı bazı kablosuz iletişim sistemlerinde doğrudan dönüşüm veya homodin mimarisi, süperheterodin mimarisinin yerini alabilir.Bu mimaride RF giriş sinyali tek adımda doğrudan temel frekansa dönüştürülür.Bu nedenle kazancın çoğu temel frekanstadır ve LO ile giriş sinyalinin frekansı aynıdır.Bu durumda, az miktardaki kuplajın etkisi anlaşılmalı ve "kaçak sinyal yolu"nun ayrıntılı bir modeli oluşturulmalıdır; örneğin: alt tabaka, paket pimleri ve kablolar arasındaki bağlama telleri (Bondwire) üzerinden kuplaj. bağlantı ve güç hattı üzerinden bağlantı.

Radyo frekansı devre simülasyonunda bitişik kanal girişimi

Distorsiyon da vericide önemli bir rol oynar.Çıkış devresindeki vericinin ürettiği doğrusal olmama, iletilen sinyalin bant genişliğini bitişik kanallara yayabilir.Bu olaya “spektral yeniden büyüme” adı veriliyor.Sinyal vericinin güç amplifikatörüne (PA) ulaşmadan önce bant genişliği sınırlıdır;ancak PA'daki “modülasyonlar arası bozulma” bant genişliğinin tekrar artmasına neden olacaktır.Bant genişliği çok fazla artırılırsa verici, komşu kanalların güç gereksinimlerini karşılayamayacaktır.Aslında, dijital olarak modüle edilmiş sinyalleri iletirken SPICE, spektrumun daha da büyümesini tahmin etmek için kullanılamaz.Çünkü temsili bir spektrum elde etmek için yaklaşık 1000 sembolün (sembolün) iletiminin simüle edilmesi ve yüksek frekanslı taşıyıcı dalgaların birleştirilmesi gerekir; bu da SPICE geçici analizini kullanışsız hale getirecektir.