यहां, रेडियो फ़्रीक्वेंसी सर्किट की चार बुनियादी विशेषताओं की व्याख्या चार पहलुओं से की जाएगी: रेडियो फ़्रीक्वेंसी इंटरफ़ेस, छोटा वांछित सिग्नल, बड़ा हस्तक्षेप सिग्नल, और आसन्न चैनल हस्तक्षेप, और पीसीबी डिज़ाइन प्रक्रिया में विशेष ध्यान देने की आवश्यकता वाले महत्वपूर्ण कारक दिए गए हैं।

रेडियो फ़्रीक्वेंसी सर्किट सिमुलेशन का रेडियो फ़्रीक्वेंसी इंटरफ़ेस

वायरलेस ट्रांसमीटर और रिसीवर को वैचारिक रूप से दो भागों में विभाजित किया गया है: बेस फ़्रीक्वेंसी और रेडियो फ़्रीक्वेंसी। मौलिक आवृत्ति में ट्रांसमीटर के इनपुट सिग्नल की आवृत्ति रेंज और रिसीवर के आउटपुट सिग्नल की आवृत्ति रेंज शामिल है। मौलिक आवृत्ति की बैंडविड्थ उस मौलिक दर को निर्धारित करती है जिस पर सिस्टम में डेटा प्रवाहित हो सकता है। बेस फ़्रीक्वेंसी का उपयोग डेटा स्ट्रीम की विश्वसनीयता में सुधार करने और एक विशिष्ट डेटा ट्रांसमिशन दर के तहत ट्रांसमिशन माध्यम पर ट्रांसमीटर द्वारा लगाए गए लोड को कम करने के लिए किया जाता है। इसलिए, पीसीबी पर मौलिक आवृत्ति सर्किट को डिजाइन करते समय बहुत सारे सिग्नल प्रोसेसिंग इंजीनियरिंग ज्ञान की आवश्यकता होती है। ट्रांसमीटर का रेडियो फ़्रीक्वेंसी सर्किट संसाधित बेसबैंड सिग्नल को एक निर्दिष्ट चैनल में परिवर्तित और अप-कन्वर्ट कर सकता है, और इस सिग्नल को ट्रांसमिशन माध्यम में इंजेक्ट कर सकता है। इसके विपरीत, रिसीवर का रेडियो फ़्रीक्वेंसी सर्किट ट्रांसमिशन माध्यम से सिग्नल प्राप्त कर सकता है, और फ़्रीक्वेंसी को बेस फ़्रीक्वेंसी में परिवर्तित और कम कर सकता है।
ट्रांसमीटर के दो मुख्य पीसीबी डिज़ाइन लक्ष्य हैं: पहला यह है कि उन्हें कम से कम बिजली की खपत करते हुए एक विशिष्ट शक्ति संचारित करनी चाहिए। दूसरा यह है कि वे निकटवर्ती चैनलों में ट्रांसीवर के सामान्य संचालन में हस्तक्षेप नहीं कर सकते हैं। जहां तक ​​रिसीवर का सवाल है, पीसीबी डिज़ाइन के तीन मुख्य लक्ष्य हैं: पहला, उन्हें छोटे सिग्नलों को सटीक रूप से पुनर्स्थापित करना होगा; दूसरा, उन्हें वांछित चैनल के बाहर हस्तक्षेप करने वाले संकेतों को हटाने में सक्षम होना चाहिए; और अंत में, ट्रांसमीटर की तरह, उन्हें बहुत कम बिजली की खपत करनी चाहिए।

रेडियो फ़्रीक्वेंसी सर्किट सिमुलेशन का बड़ा हस्तक्षेप संकेत

रिसीवर को छोटे संकेतों के प्रति बहुत संवेदनशील होना चाहिए, भले ही बड़े हस्तक्षेप संकेत (रुकावटें) हों। यह स्थिति तब उत्पन्न होती है जब एक कमजोर या लंबी दूरी के ट्रांसमिशन सिग्नल को प्राप्त करने का प्रयास किया जाता है, और पास में एक शक्तिशाली ट्रांसमीटर आसन्न चैनल में प्रसारण कर रहा होता है। हस्तक्षेप करने वाला सिग्नल अपेक्षित सिग्नल से 60 से 70 डीबी बड़ा हो सकता है, और इसे रिसीवर के इनपुट चरण के दौरान बड़ी मात्रा में कवर किया जा सकता है, या रिसीवर सामान्य सिग्नल के रिसेप्शन को अवरुद्ध करने के लिए इनपुट चरण के दौरान अत्यधिक शोर उत्पन्न कर सकता है। . यदि इनपुट चरण के दौरान रिसीवर को हस्तक्षेप स्रोत द्वारा एक गैर-रेखीय क्षेत्र में संचालित किया जाता है, तो उपरोक्त दो समस्याएं उत्पन्न होंगी। इन समस्याओं से बचने के लिए, रिसीवर का अगला सिरा बहुत रैखिक होना चाहिए।
इसलिए, रिसीवर के पीसीबी डिज़ाइन में "रैखिकता" भी एक महत्वपूर्ण विचार है। चूंकि रिसीवर एक नैरोबैंड सर्किट है, इसलिए गैर-रैखिकता को "इंटरमोड्यूलेशन डिस्टॉर्शन" मापकर मापा जाता है। इसमें इनपुट सिग्नल को चलाने के लिए केंद्र बैंड में स्थित समान आवृत्तियों वाली दो साइन तरंगों या कोसाइन तरंगों का उपयोग करना और फिर इसके इंटरमॉड्यूलेशन के उत्पाद को मापना शामिल है। सामान्यतया, SPICE एक समय लेने वाली और लागत-गहन सिमुलेशन सॉफ्टवेयर है, क्योंकि इसमें विरूपण को समझने के लिए आवश्यक आवृत्ति रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए कई लूप गणनाएं करनी होती हैं।

आरएफ सर्किट सिमुलेशन में छोटा अपेक्षित संकेत

छोटे इनपुट सिग्नलों का पता लगाने के लिए रिसीवर को बहुत संवेदनशील होना चाहिए। सामान्यतया, रिसीवर की इनपुट शक्ति 1 μV जितनी छोटी हो सकती है। रिसीवर की संवेदनशीलता उसके इनपुट सर्किट द्वारा उत्पन्न शोर से सीमित होती है। इसलिए, रिसीवर के पीसीबी डिज़ाइन में शोर एक महत्वपूर्ण विचार है। इसके अलावा, सिमुलेशन टूल के साथ शोर की भविष्यवाणी करने की क्षमता अपरिहार्य है। चित्र 1 एक विशिष्ट सुपरहेटरोडाइन रिसीवर है। प्राप्त सिग्नल को पहले फ़िल्टर किया जाता है, और फिर इनपुट सिग्नल को कम शोर एम्पलीफायर (एलएनए) द्वारा बढ़ाया जाता है। फिर इस सिग्नल को मध्यवर्ती आवृत्ति (आईएफ) में परिवर्तित करने के लिए इस सिग्नल के साथ मिश्रण करने के लिए पहले स्थानीय ऑसिलेटर (एलओ) का उपयोग करें। फ्रंट-एंड सर्किट का शोर प्रदर्शन मुख्य रूप से एलएनए, मिक्सर और एलओ पर निर्भर करता है। यद्यपि पारंपरिक स्पाइस शोर विश्लेषण एलएनए के शोर का पता लगा सकता है, यह मिक्सर और एलओ के लिए बेकार है, क्योंकि इन ब्लॉकों में शोर बड़े एलओ सिग्नल से गंभीर रूप से प्रभावित होगा।
एक छोटे इनपुट सिग्नल के लिए रिसीवर को एक महान प्रवर्धन फ़ंक्शन की आवश्यकता होती है, और आमतौर पर 120 डीबी के लाभ की आवश्यकता होती है। इतने अधिक लाभ के साथ, आउटपुट सिरे से इनपुट सिरे तक जुड़ा कोई भी सिग्नल समस्याएँ पैदा कर सकता है। सुपरहेटरोडाइन रिसीवर आर्किटेक्चर का उपयोग करने का महत्वपूर्ण कारण यह है कि यह युग्मन की संभावना को कम करने के लिए लाभ को कई आवृत्तियों में वितरित कर सकता है। यह पहले LO की आवृत्ति को इनपुट सिग्नल की आवृत्ति से भिन्न बनाता है, जो बड़े हस्तक्षेप संकेतों को छोटे इनपुट संकेतों में "दूषित" होने से रोक सकता है।
विभिन्न कारणों से, कुछ वायरलेस संचार प्रणालियों में, प्रत्यक्ष रूपांतरण या होमोडाइन आर्किटेक्चर सुपरहेटरोडाइन आर्किटेक्चर को प्रतिस्थापित कर सकता है। इस आर्किटेक्चर में, आरएफ इनपुट सिग्नल को एक चरण में सीधे मौलिक आवृत्ति में परिवर्तित किया जाता है। इसलिए, अधिकांश लाभ मौलिक आवृत्ति में है, और एलओ और इनपुट सिग्नल की आवृत्ति समान है। इस मामले में, युग्मन की थोड़ी मात्रा के प्रभाव को समझा जाना चाहिए, और "आवारा सिग्नल पथ" का एक विस्तृत मॉडल स्थापित किया जाना चाहिए, जैसे: सब्सट्रेट, पैकेज पिन और बॉन्डिंग तारों (बॉन्डवायर) के बीच युग्मन युग्मन, और विद्युत लाइन के माध्यम से युग्मन।

रेडियो फ़्रीक्वेंसी सर्किट सिमुलेशन में आसन्न चैनल हस्तक्षेप

ट्रांसमीटर में विरूपण भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। आउटपुट सर्किट में ट्रांसमीटर द्वारा उत्पन्न गैर-रैखिकता निकटवर्ती चैनलों में प्रेषित सिग्नल की बैंडविड्थ को फैला सकती है। इस घटना को "वर्णक्रमीय पुनर्विकास" कहा जाता है। सिग्नल ट्रांसमीटर के पावर एम्पलीफायर (पीए) तक पहुंचने से पहले, इसकी बैंडविड्थ सीमित है; लेकिन पीए में "इंटरमोड्यूलेशन डिस्टॉर्शन" के कारण बैंडविड्थ फिर से बढ़ जाएगी। यदि बैंडविड्थ बहुत अधिक बढ़ा दी जाती है, तो ट्रांसमीटर अपने निकटवर्ती चैनलों की बिजली आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं होगा। वास्तव में, डिजिटल रूप से संशोधित संकेतों को प्रसारित करते समय, SPICE का उपयोग स्पेक्ट्रम के आगे के विकास की भविष्यवाणी करने के लिए नहीं किया जा सकता है। क्योंकि एक प्रतिनिधि स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए लगभग 1,000 प्रतीकों (प्रतीक) के संचरण को अनुकरण किया जाना चाहिए, और उच्च आवृत्ति वाहक तरंगों को संयोजित किया जाना चाहिए, जो SPICE क्षणिक विश्लेषण को अव्यावहारिक बना देगा।