الخصائص الأربعة لدوائر الترددات الراديوية

تشرح هذه المقالة الخصائص الأساسية الأربعة لدوائر التردد اللاسلكي من أربعة جوانب: واجهة التردد اللاسلكي، والإشارة الصغيرة المتوقعة، وإشارة التداخل الكبيرة، والتداخل من القنوات المجاورة، وتعطي عوامل مهمة تحتاج إلى اهتمام خاص في عملية تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

محاكاة دائرة الترددات اللاسلكية لواجهة التردد اللاسلكي

يمكن تقسيم جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي في المفهوم إلى قسمين: التردد الأساسي وتردد الراديو.يحتوي التردد الأساسي على نطاق تردد إشارة الدخل للمرسل ونطاق التردد لإشارة الخرج لجهاز الاستقبال.يحدد عرض النطاق الترددي الأساسي المعدل الأساسي الذي يمكن أن تتدفق به البيانات في النظام.يتم استخدام التردد الأساسي لتحسين موثوقية تدفق البيانات وتقليل الحمل الذي يفرضه المرسل على وسيط الإرسال بمعدل بيانات معين.ولذلك، فإن تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لدائرة التردد الأساسية يتطلب معرفة واسعة بهندسة معالجة الإشارات.تقوم دائرة التردد اللاسلكي الخاصة بالمرسل بتحويل ورفع إشارة التردد الأساسية المعالجة إلى قناة محددة وتحقن هذه الإشارة في وسط الإرسال.على العكس من ذلك، تكتسب دائرة التردد اللاسلكي الخاصة بالمستقبل الإشارة من وسائط الإرسال وتقوم بتحويلها وتقليص حجمها إلى التردد الأساسي.

لدى أجهزة الإرسال هدفان رئيسيان لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور: الأول هو أنه يجب عليها نقل كمية محددة من الطاقة مع استهلاك أقل قدر ممكن من الطاقة.والثاني هو أنها لا يمكن أن تتداخل مع التشغيل العادي لجهاز الإرسال والاستقبال في القنوات المجاورة.فيما يتعلق بجهاز الاستقبال، هناك ثلاثة أهداف رئيسية لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور: أولاً، يجب عليهم استعادة الإشارات الصغيرة بدقة؛ثانياً، يجب أن يكونوا قادرين على إزالة إشارات التداخل خارج القناة المطلوبة؛النقطة الأخيرة هي نفس جهاز الإرسال، ويجب أن تستهلك طاقة قليلة جدًا.

محاكاة دائرة الترددات اللاسلكية لإشارات التداخل الكبيرة

يجب أن تكون أجهزة الاستقبال حساسة للإشارات الصغيرة، حتى في حالة وجود إشارات تداخل كبيرة (حاصرات).ينشأ هذا الموقف عند محاولة استقبال إشارة إرسال ضعيفة أو بعيدة باستخدام جهاز إرسال قوي يبث في القناة المجاورة القريبة.قد تكون الإشارة المسببة للتداخل أكبر بمقدار 60 إلى 70 ديسيبل من الإشارة المتوقعة ويمكن أن تمنع استقبال الإشارة العادية في مرحلة الإدخال لجهاز الاستقبال بكمية كبيرة من التغطية أو عن طريق التسبب في توليد جهاز الاستقبال لكمية زائدة من الضوضاء في مرحلة الإدخاليمكن أن تحدث هاتان المشكلتان المذكورتان أعلاه إذا تم دفع جهاز الاستقبال، في مرحلة الإدخال، إلى منطقة اللاخطية بواسطة مصدر التداخل.لتجنب هذه المشاكل، يجب أن تكون الواجهة الأمامية لجهاز الاستقبال خطية للغاية.

ولذلك، يعتبر "الخطية" أيضًا أحد الاعتبارات المهمة عند تصميم جهاز الاستقبال ثنائي الفينيل متعدد الكلور.وبما أن جهاز الاستقبال عبارة عن دائرة ضيقة النطاق، فإن اللاخطية هي قياس "تشوه التشكيل البيني (تشويه التشكيل البيني)" للإحصائيات.يتضمن ذلك استخدام موجتين جيبيتين أو جيب التمام لهما نفس التردد وتقعان في النطاق المركزي (في النطاق) لتوجيه إشارة الدخل، ثم قياس ناتج تشويه التشكيل البيني الخاص بها.على العموم، يعد SPICE برنامج محاكاة مكلفًا ويستهلك الكثير من الوقت لأنه يجب عليه إجراء العديد من الدورات قبل أن يتمكن من الحصول على دقة التردد المطلوبة لفهم التشوه.

محاكاة دائرة الترددات اللاسلكية للإشارة الصغيرة المطلوبة

يجب أن يكون جهاز الاستقبال حساسًا جدًا لاكتشاف إشارات الإدخال الصغيرة.بشكل عام، يمكن أن تكون طاقة الإدخال لجهاز الاستقبال صغيرة حتى 1 ميكروفولت.حساسية جهاز الاستقبال محدودة بالضوضاء الناتجة عن دائرة الإدخال الخاصة به.لذلك، تعتبر الضوضاء أحد الاعتبارات المهمة عند تصميم جهاز استقبال لثنائي الفينيل متعدد الكلور.علاوة على ذلك، فإن القدرة على التنبؤ بالضوضاء باستخدام أدوات المحاكاة أمر ضروري.الشكل 1 هو جهاز استقبال فائق التغاير (superheterodyne) نموذجي.تتم أولاً تصفية الإشارة المستقبلة ثم يتم تضخيم إشارة الدخل باستخدام مضخم صوت منخفض الضوضاء (LNA).يتم بعد ذلك استخدام المذبذب المحلي الأول (LO) للخلط مع هذه الإشارة لتحويل هذه الإشارة إلى التردد المتوسط ​​(IF).تعتمد فعالية ضوضاء الدائرة الأمامية (الواجهة الأمامية) بشكل أساسي على LNA والخلاط (الخلاط) وLO.على الرغم من استخدام تحليل ضوضاء SPICE التقليدي، يمكنك البحث عن ضوضاء LNA، ولكن بالنسبة للخلاط وLO، فهو عديم الفائدة، لأن الضوضاء في هذه الكتل، ستتأثر إشارة LO كبيرة جدًا بشكل خطير.

تتطلب إشارة الدخل الصغيرة تضخيم جهاز الاستقبال بشكل كبير، وعادةً ما يتطلب كسبًا يصل إلى 120 ديسيبل.في مثل هذا الكسب العالي، فإن أي إشارة مقترنة من الإخراج (الأزواج) إلى الإدخال يمكن أن تخلق مشاكل.السبب المهم لاستخدام بنية المستقبل الفائقة هو أنها تسمح بتوزيع الكسب على عدة ترددات لتقليل فرصة الاقتران.وهذا أيضًا يجعل تردد LO الأول مختلفًا عن تردد إشارة الإدخال، ويمكن أن يمنع "تلوث" إشارة التداخل الكبيرة لإشارة الإدخال الصغيرة.

لأسباب مختلفة، في بعض أنظمة الاتصالات اللاسلكية، يمكن للتحويل المباشر (التحويل المباشر) أو العمارة التفاضلية الداخلية (المتجانسة) أن تحل محل البنية التفاضلية الخارجية للغاية.في هذه البنية، يتم تحويل إشارة دخل التردد اللاسلكي مباشرة إلى التردد الأساسي في خطوة واحدة، بحيث يكون معظم الكسب في التردد الأساسي ويكون LO على نفس تردد إشارة الدخل.في هذه الحالة، يجب فهم تأثير كمية صغيرة من أدوات الاقتران ويجب إنشاء نموذج تفصيلي لـ "مسار الإشارة الضالة"، مثل: الاقتران من خلال الركيزة، والاقتران بين بصمة الحزمة وخط اللحام (الأسلاك الرابطة) ، والاقتران من خلال اقتران خط الطاقة.

محاكاة دائرة الترددات اللاسلكية لتداخل القناة المجاورة

يلعب التشويه أيضًا دورًا مهمًا في جهاز الإرسال.قد تتسبب اللاخطية الناتجة عن جهاز الإرسال في دائرة الخرج في انتشار عرض تردد الإشارة المرسلة عبر القنوات المجاورة.وتسمى هذه الظاهرة "إعادة النمو الطيفي".قبل أن تصل الإشارة إلى مضخم طاقة المرسل (PA)، يكون عرض النطاق الترددي محدودًا؛ومع ذلك، فإن "تشوه التشكيل البيني" في PA يؤدي إلى زيادة عرض النطاق الترددي مرة أخرى.إذا زاد عرض النطاق الترددي كثيرًا، فلن يتمكن جهاز الإرسال من تلبية متطلبات الطاقة للقنوات المجاورة له.عند إرسال إشارة تعديل رقمية، من المستحيل عملياً التنبؤ بإعادة نمو الطيف باستخدام SPICE.نظرًا لأنه يجب محاكاة حوالي 1000 رمز رقمي (رمز) لعملية الإرسال للحصول على طيف تمثيلي، وتحتاج أيضًا إلى الجمع بين الموجة الحاملة عالية التردد، فإن ذلك سيجعل التحليل العابر لـ SPICE يصبح غير عملي.