येथे, रेडिओ फ्रिक्वेन्सी सर्किट्सच्या चार मूलभूत वैशिष्ट्यांचा चार पैलूंमधून अर्थ लावला जाईल: रेडिओ फ्रिक्वेन्सी इंटरफेस, लहान इच्छित सिग्नल, मोठा हस्तक्षेप सिग्नल आणि समीप चॅनेल हस्तक्षेप आणि पीसीबी डिझाइन प्रक्रियेत विशेष लक्ष देणे आवश्यक असलेले महत्त्वाचे घटक दिले आहेत.

रेडिओ फ्रिक्वेन्सी सर्किट सिम्युलेशनचा रेडिओ फ्रिक्वेंसी इंटरफेस

वायरलेस ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर संकल्पनात्मकपणे दोन भागांमध्ये विभागलेले आहेत: बेस फ्रिक्वेन्सी आणि रेडिओ फ्रिक्वेन्सी. मूलभूत वारंवारतेमध्ये ट्रान्समीटरच्या इनपुट सिग्नलची वारंवारता श्रेणी आणि प्राप्तकर्त्याच्या आउटपुट सिग्नलची वारंवारता श्रेणी समाविष्ट असते. मूलभूत फ्रिक्वेन्सीची बँडविड्थ सिस्टममध्ये डेटा प्रवाहित होऊ शकतो हे मूलभूत दर निर्धारित करते. बेस फ्रिक्वेंसी डेटा प्रवाहाची विश्वासार्हता सुधारण्यासाठी आणि विशिष्ट डेटा ट्रान्समिशन दर अंतर्गत ट्रांसमिशन माध्यमावर ट्रान्समीटरने लादलेला भार कमी करण्यासाठी वापरली जाते. म्हणून, PCB वर मूलभूत वारंवारता सर्किट डिझाइन करताना सिग्नल प्रक्रिया अभियांत्रिकी ज्ञान आवश्यक आहे. ट्रान्समीटरचे रेडिओ फ्रिक्वेन्सी सर्किट प्रक्रिया केलेल्या बेसबँड सिग्नलला नियुक्त चॅनेलमध्ये रूपांतरित आणि अप-रूपांतरित करू शकते आणि हे सिग्नल ट्रान्समिशन माध्यमात इंजेक्ट करू शकते. याउलट, रिसीव्हरचे रेडिओ फ्रिक्वेन्सी सर्किट ट्रान्समिशन माध्यमाकडून सिग्नल प्राप्त करू शकते आणि वारंवारता बेस फ्रिक्वेंसीमध्ये रूपांतरित आणि कमी करू शकते.
ट्रान्समीटरची पीसीबी डिझाइनची दोन मुख्य उद्दिष्टे आहेत: पहिली म्हणजे त्यांनी कमीत कमी वीज वापरताना विशिष्ट शक्ती प्रसारित केली पाहिजे. दुसरे म्हणजे ते जवळच्या चॅनेलमधील ट्रान्सीव्हर्सच्या सामान्य ऑपरेशनमध्ये व्यत्यय आणू शकत नाहीत. जोपर्यंत प्राप्तकर्त्याचा संबंध आहे, पीसीबी डिझाइनची तीन मुख्य उद्दिष्टे आहेत: प्रथम, त्यांनी लहान सिग्नल अचूकपणे पुनर्संचयित केले पाहिजेत; दुसरे, ते इच्छित चॅनेलच्या बाहेर हस्तक्षेप करणारे सिग्नल काढण्यास सक्षम असले पाहिजेत; आणि शेवटी, ट्रान्समीटर प्रमाणे, त्यांनी वीज वापरली पाहिजे खूप कमी.

रेडिओ फ्रिक्वेन्सी सर्किट सिम्युलेशनचा मोठा हस्तक्षेप सिग्नल

मोठे हस्तक्षेप सिग्नल (अडथळे) असतानाही रिसीव्हर लहान सिग्नलसाठी अत्यंत संवेदनशील असणे आवश्यक आहे. कमकुवत किंवा लांब-अंतराचे प्रसारण सिग्नल प्राप्त करण्याचा प्रयत्न करताना ही परिस्थिती उद्भवते आणि जवळील शक्तिशाली ट्रान्समीटर जवळच्या चॅनेलमध्ये प्रसारित होत आहे. हस्तक्षेप करणारा सिग्नल अपेक्षित सिग्नलपेक्षा 60 ते 70 dB मोठा असू शकतो आणि रिसीव्हरच्या इनपुट टप्प्यात ते मोठ्या प्रमाणात कव्हर केले जाऊ शकते किंवा सामान्य सिग्नलचे रिसेप्शन रोखण्यासाठी इनपुट टप्प्यात रिसीव्हर जास्त आवाज निर्माण करू शकतो. . इनपुट स्टेज दरम्यान हस्तक्षेप स्त्रोताद्वारे प्राप्तकर्ता नॉन-रेखीय प्रदेशात चालविला गेल्यास, वरील दोन समस्या उद्भवतील. या समस्या टाळण्यासाठी, रिसीव्हरचा पुढचा भाग खूप रेषीय असणे आवश्यक आहे.
म्हणून, रिसीव्हरच्या पीसीबी डिझाइनमध्ये “रेखीयता” हा देखील महत्त्वाचा विचार आहे. रिसीव्हर नॅरोबँड सर्किट असल्याने, नॉनलाइनरिटी "इंटरमॉड्युलेशन डिस्टॉर्शन" मोजून मोजली जाते. यामध्ये इनपुट सिग्नल चालविण्यासाठी दोन साइन वेव्ह किंवा कोसाइन लाटा समान फ्रिक्वेन्सीसह आणि मध्यभागी स्थित असलेल्या लाटा वापरणे आणि नंतर त्याच्या इंटरमॉड्युलेशनचे उत्पादन मोजणे समाविष्ट आहे. साधारणपणे सांगायचे तर, SPICE हे एक वेळ घेणारे आणि खर्च-केंद्रित सिम्युलेशन सॉफ्टवेअर आहे, कारण विकृती समजून घेण्यासाठी आवश्यक वारंवारता रिझोल्यूशन मिळविण्यासाठी त्याला अनेक लूप गणना करावी लागतात.

आरएफ सर्किट सिम्युलेशनमध्ये लहान अपेक्षित सिग्नल

लहान इनपुट सिग्नल शोधण्यासाठी रिसीव्हर अत्यंत संवेदनशील असणे आवश्यक आहे. सर्वसाधारणपणे, रिसीव्हरची इनपुट पॉवर 1 μV इतकी लहान असू शकते. रिसीव्हरची संवेदनशीलता त्याच्या इनपुट सर्किटद्वारे निर्माण होणाऱ्या आवाजामुळे मर्यादित असते. म्हणून, रिसीव्हरच्या पीसीबी डिझाइनमध्ये आवाज हा एक महत्त्वाचा विचार आहे. शिवाय, सिम्युलेशन साधनांसह आवाजाचा अंदाज लावण्याची क्षमता अपरिहार्य आहे. आकृती 1 हा एक सामान्य सुपरहिटेरोडायन रिसीव्हर आहे. प्राप्त सिग्नल प्रथम फिल्टर केला जातो आणि नंतर इनपुट सिग्नल कमी आवाज ॲम्प्लिफायर (LNA) द्वारे वाढविला जातो. नंतर या सिग्नलला इंटरमीडिएट फ्रिक्वेन्सी (IF) मध्ये रूपांतरित करण्यासाठी या सिग्नलमध्ये मिसळण्यासाठी प्रथम स्थानिक ऑसिलेटर (LO) वापरा. फ्रंट-एंड सर्किटची ध्वनी कार्यक्षमता प्रामुख्याने LNA, मिक्सर आणि LO वर अवलंबून असते. जरी पारंपारिक SPICE ध्वनी विश्लेषण LNA चा आवाज शोधू शकतो, तो मिक्सर आणि LO साठी निरुपयोगी आहे, कारण या ब्लॉक्समधील आवाज मोठ्या LO सिग्नलमुळे गंभीरपणे प्रभावित होईल.
एका लहान इनपुट सिग्नलसाठी रिसीव्हरला उत्कृष्ट प्रवर्धन कार्य आवश्यक आहे आणि सामान्यतः 120 dB चा लाभ आवश्यक आहे. एवढ्या मोठ्या वाढीसह, आउटपुट एंडपासून इनपुट एंडपर्यंत जोडलेले कोणतेही सिग्नल समस्या निर्माण करू शकतात. सुपरहेटेरोडाइन रिसीव्हर आर्किटेक्चर वापरण्याचे महत्त्वाचे कारण म्हणजे ते कपलिंगची शक्यता कमी करण्यासाठी अनेक फ्रिक्वेन्सीमध्ये लाभ वितरित करू शकते. हे देखील पहिल्या LO ची वारंवारता इनपुट सिग्नलच्या वारंवारतेपेक्षा भिन्न बनवते, जे मोठ्या हस्तक्षेप सिग्नलला "दूषित" होण्यापासून लहान इनपुट सिग्नलला प्रतिबंधित करते.
वेगवेगळ्या कारणांमुळे, काही वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये, डायरेक्ट कन्व्हर्जन किंवा होमोडाइन आर्किटेक्चर सुपरहेटेरोडाइन आर्किटेक्चरची जागा घेऊ शकते. या आर्किटेक्चरमध्ये, RF इनपुट सिग्नल एका चरणात थेट मूलभूत वारंवारतामध्ये रूपांतरित केले जाते. म्हणून, बहुतेक फायदा मूलभूत फ्रिक्वेंसीमध्ये आहे आणि LO आणि इनपुट सिग्नलची वारंवारता समान आहे. या प्रकरणात, थोड्या प्रमाणात कपलिंगचा प्रभाव समजून घेणे आवश्यक आहे आणि "स्ट्रे सिग्नल पथ" चे तपशीलवार मॉडेल स्थापित केले जाणे आवश्यक आहे, जसे की: सब्सट्रेट, पॅकेज पिन आणि बॉन्डिंग वायर (बॉन्डवायर) द्वारे जोडणे. कपलिंग, आणि पॉवर लाइनद्वारे कपलिंग.

रेडिओ फ्रिक्वेन्सी सर्किट सिम्युलेशनमध्ये समीप चॅनेल हस्तक्षेप

ट्रान्समीटरमध्ये विकृती देखील महत्वाची भूमिका बजावते. आउटपुट सर्किटमध्ये ट्रान्समीटरद्वारे व्युत्पन्न केलेली नॉन-लाइनरिटी जवळच्या चॅनेलमध्ये प्रसारित सिग्नलची बँडविड्थ पसरवू शकते. या घटनेला "स्पेक्ट्रल रीग्रोथ" म्हणतात. सिग्नल ट्रान्समीटरच्या पॉवर एम्पलीफायर (पीए) पर्यंत पोहोचण्यापूर्वी, त्याची बँडविड्थ मर्यादित आहे; परंतु PA मधील "इंटरमॉड्युलेशन डिस्टॉर्शन" मुळे बँडविड्थ पुन्हा वाढेल. जर बँडविड्थ खूप वाढली असेल, तर ट्रान्समीटर त्याच्या जवळच्या चॅनेलच्या उर्जा आवश्यकता पूर्ण करू शकणार नाही. डिजिटली मोड्यूलेटेड सिग्नल प्रसारित करताना, खरं तर, स्पेक्ट्रमच्या पुढील वाढीचा अंदाज लावण्यासाठी SPICE चा वापर केला जाऊ शकत नाही. कारण प्रातिनिधिक स्पेक्ट्रम मिळविण्यासाठी सुमारे 1,000 चिन्हांचे (प्रतीक) प्रसारण सिम्युलेट केले जाणे आवश्यक आहे आणि उच्च-फ्रिक्वेंसी वाहक लहरी एकत्र करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे SPICE क्षणिक विश्लेषण अव्यवहार्य होईल.