इस लेख के प्रमुख बिंदु।
-आरएफ एंटेना कई रूपों में आते हैं, चिप में एकीकृत फ्लैट एंटेना से लेकर सीधे पीसीबी पर मुद्रित तांबे के एंटेना तक।
-एक या अधिक एंटेना के साथ एक लेआउट बनाते समय, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि पीसीबी के विभिन्न सर्किट ब्लॉक एक दूसरे से अलग-थलग हैं।
-आरएफ एंटीना डिजाइन करते समय, सीएडी टूल्स का उपयोग किया जाना चाहिए, जो पीसीबी के लिए पृथक संरचनाओं, संक्रमण संरचनाओं और यहां तक कि मुद्रित एंटेना को डिजाइन करने में मदद कर सकता है।
आज, एक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पाद की कल्पना करना कठिन है जिसमें एंटीना शामिल नहीं है, और यहां तक कि गेराज दरवाजा खोलने वालों को ब्लूटूथ या वाईफाई के माध्यम से सेल फोन से जोड़ा जा सकता है। पीसीबी लेआउट में हर बार एक नया आरएफ एंटीना जोड़ा जाता है, यह आरएफ डिजाइनर के लिए नई चुनौतियां पैदा करता है, खासकर जब से वर्तमान डिजाइन फिर से एनालॉग डिजाइन कौशल पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। नए पीसीबी में इतने सारे आरएफ फीचर्स जोड़े जाने के साथ, डिजाइनर कैसे सुनिश्चित कर सकते हैं कि सिस्टम में सिग्नल दूषित न हो और सिग्नल की अखंडता बनी रहे?
कुछ सरल डिज़ाइन विकल्प यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि आरएफ सिग्नल आस-पास के डिजिटल घटकों द्वारा कमजोर नहीं हैं, लेकिन कई एनालॉग सिग्नल के बीच हस्तक्षेप को रोकने में भी मदद करेंगे। जबकि मिश्रित-सिग्नल या पूर्ण आरएफ प्रणाली को डिजाइन करते समय विचार करने के लिए कई आरएफ डिजाइन पहलू हैं, एंटीना डिजाइन और लेआउट शायद दो सबसे महत्वपूर्ण हैं। नीचे हम पीसीबी लेआउट में आरएफ एंटीना डिजाइन और एनालॉग सिग्नल अखंडता सुनिश्चित करने के तरीके के बारे में सीखते हैं।
आरएफ एंटीना डिजाइन मूल बातें
कस्टम एंटीना डिजाइन करते समय या आरएफ पीसीबी के लिए सीओटीएस एंटीना का चयन करते समय, कई बुनियादी बिंदुओं का पालन करना होता है। सभी आरएफ एंटेना में कुछ विशेष विशेषताएं होती हैं जिन्हें डिजाइन चरण के दौरान माना जाना चाहिए। प्रत्येक एंटीना में निम्नलिखित घटक होने चाहिए।
-फ्लोटिंग कंडक्टिव रेडिएटर: रेडिएशन उत्सर्जित करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली एंटीना यूनिट।
-संदर्भ विमान: एंटीना का संदर्भ विमान या इकाई प्रत्येक एंटीना मोड में एंटीना संरचना की दिशा निर्धारित करने में मदद करती है।
-फीडलाइन: आरएफ तत्व से इनपुट सिग्नल को विकिरण एंटीना इकाई तक पहुंचाने के लिए फीडलाइन का उपयोग किया जाता है।
-प्रतिबाधा मिलान नेटवर्क: एंटीना में आमतौर पर लगभग 10 ओम का प्रतिबाधा होता है और इसलिए प्रतिबिंबों को रोकने और वांछित वाहक आवृत्ति और बैंडविड्थ पर अधिकतम बिजली हस्तांतरण सुनिश्चित करने के लिए फीडलाइन प्रतिबाधा से मिलान करने की आवश्यकता होती है।
कई मानक एंटीना डिजाइनों का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है। इंटरनेट पर कई संदर्भ डिजाइन मिल सकते हैं, जिन्हें बाद में आपके अपने पीसीबी लेआउट में कॉपी किया जा सकता है। हम माइक्रोवेव इंजीनियरिंग पाठ्यपुस्तकों में मानक एंटीना संरचनाओं के लिए कई डिज़ाइन सूत्र भी पा सकते हैं। अंत में, यदि कोई COTS RF एंटीना का उपयोग करना चाहता है, तो बाजार में कई सस्ते डिज़ाइन उपलब्ध हैं। भले ही आप किस आरएफ एंटीना का उपयोग करना चुनते हैं, बोर्ड के विभिन्न हिस्सों के बीच हस्तक्षेप को रोकने के लिए इसे लेआउट में सावधानी से रखा जाना चाहिए।
आरएफ एंटीना लेआउट युक्तियाँ
एंटीना को डिजाइन करने के बाद, आपको यह निर्धारित करने की आवश्यकता है कि आपको इसे पीसीबी पर कहां रखना चाहिए। RF डिज़ाइनर RF फ्रंट-एंड, बैक-एंड और डिजिटल सेक्शन के बीच हस्तक्षेप को रोकने के लिए मिश्रित-सिग्नल डिज़ाइनरों (अधिकांश RF बोर्ड वास्तव में मिश्रित-सिग्नल बोर्ड हैं) से कुछ सुझाव प्राप्त कर सकते हैं।
- कुशल विकिरण: यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि एंटीना इकाई से विकिरण बोर्ड छोड़ देता है और पीसीबी लेआउट में अन्य संरचनाओं द्वारा नहीं उठाया जाता है।
-अलगाव: फिर से, हम नहीं चाहते कि पीसीबी लेआउट के कई हिस्से एक दूसरे के साथ सीधे हस्तक्षेप करें।
-इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कम्पैटिबिलिटी (EMC): अंत में, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि लेआउट अन्य उपकरणों से सिग्नल प्राप्त नहीं करता है जो आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला में सिग्नल का उत्सर्जन कर सकते हैं।
एक पीसीबी के वास्तविक डिजाइन में, अधिकांश डिजाइन लक्ष्य प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं, लेकिन दो प्रमुख बिंदु हैं जो इन डिजाइन लक्ष्यों को संतुलित करने में मदद करेंगे।
पीसीबी लेआउट में सर्किट ब्लॉक को एक दूसरे से अलग रखें
यह एक बुनियादी मिश्रित-संकेत पीसीबी डिजाइन बिंदु है, और यह आरएफ एंटीना के लेआउट पर भी लागू होता है। एंटीना अनुभाग को बोर्ड पर रखा जाना चाहिए और अन्य सर्किट ब्लॉकों से अलग किया जाना चाहिए। सामान्य तौर पर, एंटीना अनुभाग को बोर्ड के किनारे के करीब और अन्य एनालॉग घटकों से दूर रखना सबसे अच्छा है। यह मजबूत विकिरण को बोर्ड पर एक स्थान तक सीमित करता है और वर्गों के बीच न्यूनतम हस्तक्षेप सुनिश्चित करता है।
मेशिंग के साथ चुनौती यह सुनिश्चित करना है कि विभिन्न वर्गों के वापसी पथ एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप न करें, जो अन्यथा शोर युग्मन और क्रॉसस्टॉक को जन्म देगा। उन्नत पीसीबी डिज़ाइन टूल में एकीकृत फ़ील्ड सॉल्वर का उपयोग करने से लेआउट बनाते समय वापसी पथ में विचलन का पता लगाने में मदद मिलेगी। उच्च आवृत्ति डिजाइनों के लिए, निरंतर वापसी पथ सुनिश्चित करने के लिए निरंतर ग्राउंड प्लेन संरचना का उपयोग करें।
पृथक एंटीना अनुभाग
आधुनिक सेलुलर फोन और हाई-स्पीड डेटा नेटवर्किंग डिवाइस रचनात्मक अलगाव संरचनाओं को नियोजित करते हैं जो आरएफ अलगाव प्रौद्योगिकी के लिए स्वर्ण मानक बन गए हैं। काफी सरलता से, अलगाव ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच तरंगों के प्रसार को रोकने के लिए बोर्ड पर आरएफ संवेदनशील घटकों के आसपास कुछ परिरक्षण की नियुक्ति है। नीचे दी गई तालिका कुछ संरचनाओं का वर्णन करती है जिनका उपयोग आरएफ एंटीना अनुभाग में घटकों, फ़ीड लाइनों और एंटेना को अलग करने, या बाहरी शोर स्रोतों को अलग करने के लिए किया जा सकता है।
अलगाव संरचनाएं आमतौर पर आरएफ घटकों के बीच शोर युग्मन और उनके बीच बिजली विनिमय को रोकने के लिए रखी जाती हैं। यह निर्धारित करना कि आरएफ एंटीना सिग्नल की अखंडता सुनिश्चित करने के लिए किस अलगाव संरचना का उपयोग करना एक जटिल डिजाइन समस्या है जिसका उद्योग द्वारा पूरी तरह से अध्ययन किया गया है। यदि हम अण्डाकार एकीकरण में विशेषज्ञ नहीं हैं, तो हमें यह निर्धारित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय (ईएम) क्षेत्र सॉल्वर पर भरोसा करने की आवश्यकता है कि ये संरचनाएं फीडलाइन / आरएफ एंटीना के प्रतिबाधा को कैसे प्रभावित करती हैं, और इन संरचनाओं द्वारा प्रदान किए जाने वाले अलगाव का स्तर।
यदि एक ईएम फील्ड सॉल्वर का उपयोग किया जाता है, तो पीसीबी लेआउट के क्षेत्रों को निर्धारित करने के लिए निकट-क्षेत्र और दूर-क्षेत्र सिमुलेशन का उपयोग किया जा सकता है जहां मजबूत उत्सर्जन होता है। एक बार इन क्षेत्रों की पहचान हो जाने के बाद, उत्सर्जित आवृत्तियों के साथ, यह निर्धारित करने में मदद मिलेगी कि किस प्रकार की अलगाव रणनीति का उपयोग किया जाना चाहिए। एफडीटीडी परिणामों को परिवर्तित करने के लिए फूरियर ट्रांसफॉर्म का उपयोग करने के बजाय सीधे आवृत्ति डोमेन (एफडीएफडी विधि) का उपयोग करना सबसे अच्छा है।
आरएफ एंटीना डिजाइन और लेआउट निर्माण के लिए विस्तार पर अतिरिक्त ध्यान देने की आवश्यकता है, इसलिए आरएफ डिजाइन के अलगाव और सिग्नल अखंडता को सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त देखभाल करना समझ में आता है।
