یہاں، ریڈیو فریکوئنسی سرکٹس کی چار بنیادی خصوصیات کی چار پہلوؤں سے تشریح کی جائے گی: ریڈیو فریکوئنسی انٹرفیس، چھوٹا مطلوبہ سگنل، بڑا مداخلت کا سگنل، اور ملحقہ چینل کی مداخلت، اور پی سی بی کے ڈیزائن کے عمل میں جن اہم عوامل پر خصوصی توجہ کی ضرورت ہوتی ہے، دیے گئے ہیں۔

ریڈیو فریکوئنسی سرکٹ سمولیشن کا ریڈیو فریکوئنسی انٹرفیس

وائرلیس ٹرانسمیٹر اور رسیور کو تصوراتی طور پر دو حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے: بیس فریکوئنسی اور ریڈیو فریکوئنسی۔ بنیادی فریکوئنسی میں ٹرانسمیٹر کے ان پٹ سگنل کی فریکوئنسی رینج اور رسیور کے آؤٹ پٹ سگنل کی فریکوئنسی رینج شامل ہے۔ بنیادی فریکوئنسی کی بینڈوتھ اس بنیادی شرح کا تعین کرتی ہے جس پر سسٹم میں ڈیٹا بہہ سکتا ہے۔ بیس فریکوئنسی کا استعمال ڈیٹا سٹریم کی وشوسنییتا کو بہتر بنانے اور ٹرانسمیشن میڈیم پر ٹرانسمیشن کی طرف سے ایک مخصوص ڈیٹا ٹرانسمیشن ریٹ کے تحت عائد کردہ بوجھ کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ لہذا، پی سی بی پر بنیادی فریکوئنسی سرکٹ ڈیزائن کرتے وقت بہت زیادہ سگنل پروسیسنگ انجینئرنگ کے علم کی ضرورت ہوتی ہے۔ ٹرانسمیٹر کا ریڈیو فریکوئنسی سرکٹ پروسیس شدہ بیس بینڈ سگنل کو ایک نامزد چینل میں تبدیل اور تبدیل کر سکتا ہے، اور اس سگنل کو ٹرانسمیشن میڈیم میں داخل کر سکتا ہے۔ اس کے برعکس، ریسیور کا ریڈیو فریکوئنسی سرکٹ ٹرانسمیشن میڈیم سے سگنل حاصل کر سکتا ہے، اور فریکوئنسی کو بیس فریکوئنسی میں تبدیل اور کم کر سکتا ہے۔
ٹرانسمیٹر کے دو اہم پی سی بی ڈیزائن اہداف ہیں: پہلا یہ ہے کہ وہ کم سے کم بجلی استعمال کرتے ہوئے ایک مخصوص پاور منتقل کریں۔ دوسرا یہ کہ وہ ملحقہ چینلز میں ٹرانسسیورز کے معمول کے آپریشن میں مداخلت نہیں کر سکتے۔ جہاں تک وصول کنندہ کا تعلق ہے، پی سی بی کے ڈیزائن کے تین اہم اہداف ہیں: پہلا، انہیں چھوٹے سگنلز کو درست طریقے سے بحال کرنا چاہیے۔ دوسرا، انہیں مطلوبہ چینل کے باہر مداخلت کرنے والے سگنلز کو ہٹانے کے قابل ہونا چاہیے۔ اور آخری، ٹرانسمیٹر کی طرح، انہیں بجلی استعمال کرنی چاہیے بہت کم۔

ریڈیو فریکوئنسی سرکٹ سمولیشن کا بڑا مداخلت کا سگنل

رسیور کو چھوٹے سگنلز کے لیے بہت حساس ہونا چاہیے، یہاں تک کہ جب بڑے مداخلتی سگنلز (رکاوٹیں) ہوں۔ یہ صورت حال اس وقت ہوتی ہے جب کمزور یا لمبی دوری کا ٹرانسمیشن سگنل حاصل کرنے کی کوشش کی جاتی ہے، اور قریبی چینل میں ایک طاقتور ٹرانسمیٹر نشر کر رہا ہوتا ہے۔ مداخلت کرنے والا سگنل متوقع سگنل سے 60 سے 70 ڈی بی بڑا ہو سکتا ہے، اور وصول کنندہ کے ان پٹ مرحلے کے دوران اسے بڑی مقدار میں کور کیا جا سکتا ہے، یا وصول کنندہ ان پٹ مرحلے کے دوران ضرورت سے زیادہ شور پیدا کر سکتا ہے تاکہ عام سگنل کے استقبال کو روکا جا سکے۔ . اگر رسیور کو ان پٹ مرحلے کے دوران مداخلت کے ذریعہ ایک غیر لکیری علاقے میں لے جایا جاتا ہے، تو مندرجہ بالا دو مسائل پیش آئیں گے۔ ان مسائل سے بچنے کے لیے، ریسیور کا اگلا حصہ بہت لکیری ہونا چاہیے۔
لہذا، وصول کنندہ کے پی سی بی ڈیزائن میں "لینیرٹی" بھی ایک اہم خیال ہے۔ چونکہ رسیور ایک تنگ بینڈ سرکٹ ہے، اس لیے نان لائنیرٹی کو "انٹرموڈولیشن ڈسٹورشن" کی پیمائش کے ذریعے ماپا جاتا ہے۔ اس میں ان پٹ سگنل کو چلانے کے لیے دو سائن ویوز یا کوسائن ویوز کا استعمال کرنا شامل ہے جو ایک جیسی فریکوئنسیوں کے ساتھ اور سینٹر بینڈ میں واقع ہے، اور پھر اس کے انٹرموڈولیشن کی پیداوار کی پیمائش کرنا۔ عام طور پر، SPICE ایک وقت لینے والا اور لاگت والا سمولیشن سافٹ ویئر ہے، کیونکہ اسے مسخ کو سمجھنے کے لیے مطلوبہ فریکوئنسی ریزولوشن حاصل کرنے کے لیے بہت سے لوپ کیلکولیشن کرنے پڑتے ہیں۔

RF سرکٹ سمولیشن میں چھوٹا متوقع سگنل

چھوٹے ان پٹ سگنلز کا پتہ لگانے کے لیے رسیور کو بہت حساس ہونا چاہیے۔ عام طور پر، وصول کنندہ کی ان پٹ پاور 1 μV جتنی چھوٹی ہوسکتی ہے۔ رسیور کی حساسیت اس کے ان پٹ سرکٹ سے پیدا ہونے والے شور سے محدود ہے۔ لہذا، ریسیور کے پی سی بی ڈیزائن میں شور ایک اہم غور ہے. مزید یہ کہ نقلی ٹولز کے ساتھ شور کی پیش گوئی کرنے کی صلاحیت ناگزیر ہے۔ شکل 1 ایک عام سپر ہیٹروڈائن ریسیور ہے۔ موصول ہونے والے سگنل کو پہلے فلٹر کیا جاتا ہے، اور پھر ان پٹ سگنل کو کم شور یمپلیفائر (LNA) کے ذریعے بڑھایا جاتا ہے۔ پھر اس سگنل کو انٹرمیڈیٹ فریکوئنسی (IF) میں تبدیل کرنے کے لیے اس سگنل کے ساتھ مکس کرنے کے لیے پہلا لوکل آسکیلیٹر (LO) استعمال کریں۔ فرنٹ اینڈ سرکٹ کی شور کی کارکردگی بنیادی طور پر LNA، مکسر اور LO پر منحصر ہے۔ اگرچہ روایتی SPICE شور کا تجزیہ LNA کے شور کو تلاش کر سکتا ہے، لیکن یہ مکسر اور LO کے لیے بیکار ہے، کیونکہ ان بلاکس میں شور بڑے LO سگنل سے شدید متاثر ہوگا۔
ایک چھوٹے ان پٹ سگنل کے لیے رسیور کو ایک زبردست ایمپلیفیکیشن فنکشن کی ضرورت ہوتی ہے، اور عام طور پر 120 dB کا فائدہ درکار ہوتا ہے۔ اتنے زیادہ فائدے کے ساتھ، آؤٹ پٹ اینڈ سے واپس ان پٹ اینڈ تک کوئی بھی سگنل مسائل کا سبب بن سکتا ہے۔ سپر ہیٹروڈائن ریسیور آرکیٹیکچر کو استعمال کرنے کی اہم وجہ یہ ہے کہ یہ جوڑے کے امکانات کو کم کرنے کے لیے حاصل کو کئی فریکوئنسیوں میں تقسیم کر سکتا ہے۔ اس سے پہلے LO کی فریکوئنسی بھی ان پٹ سگنل کی فریکوئنسی سے مختلف ہوتی ہے، جو بڑے مداخلت والے سگنلز کو چھوٹے ان پٹ سگنلز کو "آلودہ" ہونے سے روک سکتی ہے۔
مختلف وجوہات کی بناء پر، کچھ وائرلیس مواصلاتی نظاموں میں، براہ راست تبدیلی یا ہوموڈین فن تعمیر سپر ہیٹروڈائن فن تعمیر کی جگہ لے سکتا ہے۔ اس فن تعمیر میں، RF ان پٹ سگنل کو ایک ہی قدم میں براہ راست بنیادی فریکوئنسی میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ لہذا، زیادہ تر فائدہ بنیادی تعدد میں ہے، اور LO اور ان پٹ سگنل کی فریکوئنسی ایک جیسی ہے۔ اس صورت میں، جوڑے کی تھوڑی مقدار کے اثر و رسوخ کو سمجھنا ضروری ہے، اور "آوارہ سگنل پاتھ" کا ایک تفصیلی ماڈل قائم کیا جانا چاہیے، جیسے: سبسٹریٹ کے ذریعے جوڑنے، پیکج پن، اور بانڈ وائر (بانڈ وائر) کے درمیان جوڑے، اور پاور لائن کے ذریعے جوڑے.

ریڈیو فریکوئنسی سرکٹ سمولیشن میں ملحقہ چینل کی مداخلت

تحریف ٹرانسمیٹر میں بھی اہم کردار ادا کرتی ہے۔ آؤٹ پٹ سرکٹ میں ٹرانسمیٹر کی طرف سے پیدا ہونے والی غیر خطوطی منتقلی سگنل کی بینڈوتھ کو ملحقہ چینلز میں پھیلا سکتی ہے۔ اس رجحان کو "سپیکٹرل ریگروتھ" کہا جاتا ہے۔ اس سے پہلے کہ سگنل ٹرانسمیٹر کے پاور ایمپلیفائر (PA) تک پہنچ جائے، اس کی بینڈوتھ محدود ہے۔ لیکن PA میں "intermodulation distortion" بینڈوتھ کو دوبارہ بڑھانے کا سبب بنے گا۔ اگر بینڈوڈتھ بہت زیادہ بڑھ جاتی ہے تو ٹرانسمیٹر اپنے ملحقہ چینلز کی بجلی کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکے گا۔ ڈیجیٹل طور پر ماڈیولڈ سگنلز کی ترسیل کرتے وقت، درحقیقت، سپیکٹرم کی مزید ترقی کی پیشین گوئی کرنے کے لیے SPICE کا استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ کیونکہ نمائندہ سپیکٹرم حاصل کرنے کے لیے تقریباً 1,000 علامتوں (علامت) کی ترسیل کا نقلی ہونا ضروری ہے، اور اعلی تعدد کیریئر لہروں کو یکجا کیا جانا چاہیے، جو SPICE کے عارضی تجزیہ کو ناقابل عمل بنا دے گا۔