અહીં, રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સર્કિટની ચાર મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓને ચાર પાસાઓથી અર્થઘટન કરવામાં આવશે: રેડિયો ફ્રિક્વન્સી ઇન્ટરફેસ, નાના ઇચ્છિત સિગ્નલ, મોટા હસ્તક્ષેપ સિગ્નલ અને સંલગ્ન ચેનલ હસ્તક્ષેપ, અને PCB ડિઝાઇન પ્રક્રિયામાં ખાસ ધ્યાન આપવાની જરૂર હોય તેવા મહત્વપૂર્ણ પરિબળો આપવામાં આવ્યા છે.

રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સર્કિટ સિમ્યુલેશનનું રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ઇન્ટરફેસ

વાયરલેસ ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવરને બે ભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: બેઝ ફ્રીક્વન્સી અને રેડિયો ફ્રીક્વન્સી. મૂળભૂત આવર્તનમાં ટ્રાન્સમીટરના ઇનપુટ સિગ્નલની આવર્તન શ્રેણી અને રીસીવરના આઉટપુટ સિગ્નલની આવર્તન શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે. મૂળભૂત આવર્તનની બેન્ડવિડ્થ એ મૂળભૂત દર નક્કી કરે છે કે જેના પર સિસ્ટમમાં ડેટાનો પ્રવાહ થઈ શકે છે. બેઝ ફ્રીક્વન્સીનો ઉપયોગ ડેટા સ્ટ્રીમની વિશ્વસનીયતા સુધારવા અને ચોક્કસ ડેટા ટ્રાન્સમિશન રેટ હેઠળ ટ્રાન્સમિશન માધ્યમ પર ટ્રાન્સમીટર દ્વારા લાદવામાં આવેલા ભારને ઘટાડવા માટે થાય છે. તેથી, PCB પર મૂળભૂત ફ્રિક્વન્સી સર્કિટ ડિઝાઇન કરતી વખતે સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ એન્જિનિયરિંગ જ્ઞાનની જરૂર પડે છે. ટ્રાન્સમીટરનું રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સર્કિટ પ્રોસેસ્ડ બેઝબેન્ડ સિગ્નલને નિયુક્ત ચેનલમાં કન્વર્ટ અને અપ-કન્વર્ટ કરી શકે છે અને આ સિગ્નલને ટ્રાન્સમિશન માધ્યમમાં ઇન્જેક્ટ કરી શકે છે. તેનાથી વિપરિત, રીસીવરનું રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સર્કિટ ટ્રાન્સમિશન માધ્યમમાંથી સિગ્નલ મેળવી શકે છે અને ફ્રીક્વન્સીને બેઝ ફ્રીક્વન્સીમાં કન્વર્ટ અને ઘટાડી શકે છે.
ટ્રાન્સમીટરના બે મુખ્ય PCB ડિઝાઇન ધ્યેયો છે: પહેલું એ છે કે શક્ય તેટલી ઓછી શક્તિનો વપરાશ કરતી વખતે તેમણે ચોક્કસ પાવર ટ્રાન્સમિટ કરવો જોઈએ. બીજું એ છે કે તેઓ અડીને આવેલા ચેનલોમાં ટ્રાન્સસીવર્સના સામાન્ય ઓપરેશનમાં દખલ કરી શકતા નથી. જ્યાં સુધી રીસીવરનો સંબંધ છે, ત્યાં ત્રણ મુખ્ય PCB ડિઝાઇન લક્ષ્યો છે: પ્રથમ, તેઓએ નાના સંકેતોને ચોક્કસ રીતે પુનઃસ્થાપિત કરવું આવશ્યક છે; બીજું, તેઓ ઇચ્છિત ચેનલની બહાર દખલ કરતા સંકેતોને દૂર કરવામાં સક્ષમ હોવા જોઈએ; અને છેલ્લે, ટ્રાન્સમીટરની જેમ, તેઓએ ખૂબ જ ઓછી શક્તિનો વપરાશ કરવો જોઈએ.

રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સર્કિટ સિમ્યુલેશનનું મોટું હસ્તક્ષેપ સંકેત

મોટા હસ્તક્ષેપ સંકેતો (અવરોધો) હોય ત્યારે પણ રીસીવર નાના સિગ્નલો પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોવું જોઈએ. આ પરિસ્થિતિ ત્યારે થાય છે જ્યારે નબળા અથવા લાંબા-અંતરના ટ્રાન્સમિશન સિગ્નલને પ્રાપ્ત કરવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવે છે, અને નજીકમાં એક શક્તિશાળી ટ્રાન્સમીટર નજીકની ચેનલમાં પ્રસારણ કરી રહ્યું છે. દખલ કરનાર સિગ્નલ અપેક્ષિત સિગ્નલ કરતાં 60 થી 70 ડીબી મોટું હોઈ શકે છે, અને તે રીસીવરના ઇનપુટ તબક્કા દરમિયાન મોટી માત્રામાં આવરી લેવામાં આવી શકે છે, અથવા રીસીવર સામાન્ય સિગ્નલોના સ્વાગતને અવરોધિત કરવા માટે ઇનપુટ તબક્કા દરમિયાન વધુ પડતો અવાજ પેદા કરી શકે છે. . જો ઇનપુટ તબક્કા દરમિયાન રીસીવરને દખલગીરી સ્ત્રોત દ્વારા બિન-રેખીય પ્રદેશમાં ચલાવવામાં આવે છે, તો ઉપરોક્ત બે સમસ્યાઓ થશે. આ સમસ્યાઓ ટાળવા માટે, રીસીવરનો આગળનો છેડો ખૂબ રેખીય હોવો જોઈએ.
તેથી, રીસીવરની PCB ડિઝાઇનમાં "રેખીયતા" એ પણ એક મહત્વપૂર્ણ વિચારણા છે. રીસીવર સાંકડી બેન્ડ સર્કિટ હોવાથી, બિનરેખીયતાને "ઇન્ટરમોડ્યુલેશન વિકૃતિ" માપવા દ્વારા માપવામાં આવે છે. આમાં બે સાઈન તરંગો અથવા કોસાઈન તરંગોનો ઉપયોગ સમાન ફ્રીક્વન્સી સાથે થાય છે અને ઇનપુટ સિગ્નલને ચલાવવા માટે કેન્દ્ર બેન્ડમાં સ્થિત છે, અને પછી તેના ઇન્ટરમોડ્યુલેશનના ઉત્પાદનને માપવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, SPICE એ સમય માંગી લેતું અને ખર્ચ-સઘન સિમ્યુલેશન સોફ્ટવેર છે, કારણ કે તેને વિકૃતિને સમજવા માટે જરૂરી ફ્રીક્વન્સી રિઝોલ્યુશન મેળવવા માટે ઘણી લૂપ ગણતરીઓ કરવી પડે છે.

RF સર્કિટ સિમ્યુલેશનમાં નાના અપેક્ષિત સંકેત

નાના ઇનપુટ સિગ્નલો શોધવા માટે રીસીવર ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોવું જોઈએ. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, રીસીવરની ઇનપુટ શક્તિ 1 μV જેટલી નાની હોઇ શકે છે. રીસીવરની સંવેદનશીલતા તેના ઇનપુટ સર્કિટ દ્વારા પેદા થતા અવાજ દ્વારા મર્યાદિત છે. તેથી, રીસીવરની PCB ડિઝાઇનમાં અવાજ એ એક મહત્વપૂર્ણ વિચારણા છે. તદુપરાંત, સિમ્યુલેશન ટૂલ્સ સાથે અવાજની આગાહી કરવાની ક્ષમતા અનિવાર્ય છે. આકૃતિ 1 એ એક લાક્ષણિક સુપરહીટેરોડીન રીસીવર છે. પ્રાપ્ત સિગ્નલ પ્રથમ ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, અને પછી ઇનપુટ સિગ્નલને ઓછા અવાજ એમ્પ્લીફાયર (LNA) દ્વારા વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે. પછી આ સિગ્નલને મધ્યવર્તી આવર્તન (IF) માં રૂપાંતરિત કરવા માટે આ સિગ્નલ સાથે મિશ્રણ કરવા માટે પ્રથમ સ્થાનિક ઓસિલેટર (LO) નો ઉપયોગ કરો. ફ્રન્ટ-એન્ડ સર્કિટનું અવાજ પ્રદર્શન મુખ્યત્વે LNA, મિક્સર અને LO પર આધારિત છે. જો કે પરંપરાગત SPICE અવાજ વિશ્લેષણ LNA નો અવાજ શોધી શકે છે, તે મિક્સર અને LO માટે નકામું છે, કારણ કે મોટા LO સિગ્નલ દ્વારા આ બ્લોક્સમાં અવાજ ગંભીર રીતે પ્રભાવિત થશે.
નાના ઇનપુટ સિગ્નલ માટે રીસીવરને એક મહાન એમ્પ્લીફિકેશન ફંક્શનની જરૂર હોય છે, અને સામાન્ય રીતે 120 ડીબીના ગેઇનની જરૂર પડે છે. આટલા ઊંચા ગેઇન સાથે, આઉટપુટ એન્ડથી ઇનપુટ એન્ડ સુધી જોડાયેલા કોઈપણ સિગ્નલ સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે. સુપરહીટેરોડીન રીસીવર આર્કિટેક્ચરનો ઉપયોગ કરવાનું મહત્વનું કારણ એ છે કે તે જોડાણની તક ઘટાડવા માટે ઘણી ફ્રીક્વન્સીઝમાં ગેઇનનું વિતરણ કરી શકે છે. આનાથી પ્રથમ LO ની આવર્તન ઇનપુટ સિગ્નલની આવર્તનથી અલગ પડે છે, જે મોટા હસ્તક્ષેપ સિગ્નલોને નાના ઇનપુટ સિગ્નલોમાં "દૂષિત" થવાથી અટકાવી શકે છે.
વિવિધ કારણોસર, કેટલીક વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં, ડાયરેક્ટ કન્વર્ઝન અથવા હોમોડાઈન આર્કિટેક્ચર સુપરહીટેરોડાઈન આર્કિટેક્ચરને બદલી શકે છે. આ આર્કિટેક્ચરમાં, RF ઇનપુટ સિગ્નલ સીધા જ એક પગલામાં મૂળભૂત આવર્તનમાં રૂપાંતરિત થાય છે. તેથી, મોટાભાગનો લાભ મૂળભૂત આવર્તનમાં છે, અને LO અને ઇનપુટ સિગ્નલની આવર્તન સમાન છે. આ કિસ્સામાં, કપલિંગની થોડી માત્રાના પ્રભાવને સમજવો આવશ્યક છે, અને "સ્ટ્રે સિગ્નલ પાથ" નું વિગતવાર મોડેલ સ્થાપિત કરવું આવશ્યક છે, જેમ કે: સબસ્ટ્રેટ દ્વારા જોડાણ, પેકેજ પિન અને બોન્ડિંગ વાયર (બોન્ડવાયર) જોડાણ, અને પાવર લાઇન દ્વારા જોડાણ.

રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સર્કિટ સિમ્યુલેશનમાં અડીને ચેનલ હસ્તક્ષેપ

ટ્રાન્સમીટરમાં વિકૃતિ પણ મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. આઉટપુટ સર્કિટમાં ટ્રાન્સમિટર દ્વારા પેદા થતી બિન-રેખીયતા સંલગ્ન ચેનલોમાં પ્રસારિત સિગ્નલની બેન્ડવિડ્થને ફેલાવી શકે છે. આ ઘટનાને "સ્પેક્ટ્રલ રીગ્રોથ" કહેવામાં આવે છે. સિગ્નલ ટ્રાન્સમીટરના પાવર એમ્પ્લીફાયર (PA) સુધી પહોંચે તે પહેલાં, તેની બેન્ડવિડ્થ મર્યાદિત છે; પરંતુ PA માં "ઇન્ટરમોડ્યુલેશન વિકૃતિ" બેન્ડવિડ્થને ફરીથી વધારવાનું કારણ બનશે. જો બેન્ડવિડ્થ વધારે પડતી વધી જાય, તો ટ્રાન્સમીટર તેની નજીકની ચેનલોની પાવર જરૂરિયાતોને પૂરી કરી શકશે નહીં. જ્યારે ડિજિટલી મોડ્યુલેટેડ સિગ્નલો ટ્રાન્સમિટ કરવામાં આવે છે, ત્યારે હકીકતમાં, SPICE નો ઉપયોગ સ્પેક્ટ્રમની વધુ વૃદ્ધિની આગાહી કરવા માટે કરી શકાતો નથી. કારણ કે પ્રતિનિધિ સ્પેક્ટ્રમ મેળવવા માટે લગભગ 1,000 ચિહ્નો (પ્રતીક)નું પ્રસારણ અનુકરણ કરવું આવશ્યક છે, અને ઉચ્ચ-આવર્તન વાહક તરંગો જોડવા જોઈએ, જે SPICE ક્ષણિક વિશ્લેષણને અવ્યવહારુ બનાવશે.