परिचय वायरलेस संचार उपकरण डिजाइन आमतौर पर रणनीतिक सिग्नल-श्रृंखला परिभाषा और विश्लेषण के साथ शुरू होता है। सिग्नल पथ में प्रत्येक तत्व के लिए घटक विनिर्देशों को ठीक से पहचानने के लिए शोर चित्र (एनएफ), रैखिकता, विकृति और गतिशील रेंज सभी को उत्पाद विकास चक्र में प्रारंभिक चरण में विचार करने की आवश्यकता है। सिग्नल-श्रृंखला बजट विश्लेषण डिजाइनरों को घटकों का चयन करने, विश्लेषण करने और डिजाइन आर्किटेक्चर के प्रदर्शन की तुलना करने पर विचार करने की अनुमति देता है। मोबाइल संचार प्रणालियों में चुनौती अधिक है, जहां आरएफ और आईएफ सिग्नल ब्लॉक से जुड़े वर्णक्रमीय चयनात्मकता, रैखिकता और शोर तंत्र पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है। रिसीवर को कम आईएफ आवृत्तियों पर परिवर्तनीय लाभ को नियोजित करके आने वाली सिग्नल शक्ति के अनुकूली संवेदनशीलता प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जहां ब्याज के संकेत में हेरफेर करना आसान होता है। अधिकांश स्पेक्ट्रल ग्रूमिंग (फ़्रीक्वेंसी शेपिंग और फ़िल्टरिंग) को कम IF फ़्रीक्वेंसी पर लागू किया जाता है जहाँ SAW डिवाइस, क्रिस्टल और पैसिव लम्प्ड-एलिमेंट RLC फ़िल्टर नेटवर्क के उपयोग के माध्यम से बहुत संकीर्ण-बैंड पास फ़िल्टर को आसानी से महसूस किया जा सकता है। सटीक चैनल चयन के बाद, प्राप्त सिग्नल को वांछित स्तर तक स्केल करने के लिए स्वचालित लाभ-नियंत्रण (एजीसी) सर्किटरी को नियोजित किया जा सकता है। एजीसी के उपयोग से एक रिसीवर डिज़ाइन प्राप्त होता है जिसकी संवेदनशीलता प्राप्त सिग्नल शक्ति के आधार पर भिन्न होती है। अनुकूली संवेदनशीलता लुप्त होती-चैनल मोबाइल वातावरण में निहित दूरी के प्रभावों को कम करती है। आवश्यक गतिशील रेंज और शोर प्रदर्शन प्रदान करने के लिए उच्च-प्रदर्शन चर-लाभ एम्पलीफायर अक्सर आवश्यक होते हैं। बैकग्राउंड वेरिएबल गेन एम्पलीफायरों (वीजीए) का उपयोग विभिन्न रिमोट सेंसिंग और संचार उपकरणों में आधी सदी से भी अधिक समय से किया जा रहा है। अल्ट्रासाउंड, राडार, लिडार से लेकर वायरलेस संचार और यहां तक कि भाषण विश्लेषण तक के अनुप्रयोगों ने गतिशील प्रदर्शन को बढ़ाने के प्रयास में परिवर्तनशील लाभ का उपयोग किया है। प्रारंभिक डिजाइनों ने बाइनरी फैशन में रिसीवर संवेदनशीलता को समायोजित करने के लिए निश्चित लाभ एम्पलीफायर चरणों में स्विचिंग द्वारा लाभ चयन हासिल किया। बाद के कार्यान्वयन में असतत लाभ नियंत्रण की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त करने के लिए निश्चित-लाभ एम्पलीफायरों के बाद स्टेप एटेन्यूएटर्स का उपयोग किया गया। आधुनिक डिजाइन निरंतर वोल्टेज-नियंत्रित लाभ प्राप्त करते हैं, एनालॉग तकनीकों का उपयोग करते हुए, वोल्टेज-चर एटेन्यूएटर्स (वीवीए), एनालॉग मल्टीप्लायर और गेन इंटरपोलेटर जैसे माध्यमों से। चित्रा 1। विशिष्ट चर-लाभ आर्किटेक्चर। निरंतर और असतत चर लाभ नियंत्रण दोनों प्रदान करने के लिए आमतौर पर विभिन्न प्रकार के आर्किटेक्चर का उपयोग किया जाता है। स्वचालित लाभ नियंत्रण जैसे अनुप्रयोगों को अक्सर निरंतर एनालॉग लाभ नियंत्रण की आवश्यकता होती है। सबसे सरल डिजाइन एनालॉग मल्टीप्लायरों का उपयोग करते हैं, इसके बाद फिक्स्ड-गेन बफर एम्पलीफायरों का उपयोग करते हैं। इस तरह के डिजाइनों में अक्सर एक गैर-रेखीय लाभ नियंत्रण फ़ंक्शन शामिल होता है जिसके लिए अंशांकन की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, गुणक कोर तापमान और आपूर्ति-वोल्टेज निर्भरता से ग्रस्त हैं जिसके परिणामस्वरूप खराब लाभ-कानून सटीकता और स्थिरता हो सकती है, साथ ही अस्वीकार्य उच्च आवृत्ति लाभ भिन्नता भी हो सकती है। प्री-एम्पलीफायर/एटेन्यूएटर/पोस्ट-एम्पलीफायर आर्किटेक्चर का उपयोग करने वाले डिज़ाइन कम-शोर संचालन और अच्छी बैंडविड्थ प्रदान कर सकते हैं, लेकिन उच्च-गतिशील-रेंज रिसीवर में प्रदर्शन करने की उनकी क्षमता को सीमित करते हुए, काफी कम इनपुट थर्ड-ऑर्डर इंटरसेप्ट (IIP3) होते हैं। . समाधान का एक अन्य वर्ग वोल्टेज-चर एटेन्यूएटर्स का उपयोग करता है, इसके बाद फिक्स्ड-गेन पोस्ट-एम्पलीफिकेशन होता है। वीवीए एक सटीक क्षीणन हस्तांतरण फ़ंक्शन प्रदान कर सकते हैं जो डीबी में रैखिक है, लेकिन पर्याप्त क्षीणन रेंज प्रदान करने के लिए कई वीवीए को कैस्केड करना अक्सर आवश्यक होता है। कैस्केडिंग के परिणामस्वरूप क्षीणन हस्तांतरण फ़ंक्शन की विविधताओं के प्रति संवेदनशीलता में वृद्धि होती है। कभी-कभी वीवीए के लोडिंग प्रभाव से सिग्नल स्रोत को बफर करने के साथ-साथ शोर आंकड़े पर एटेन्यूएटर के प्रभाव को कम करने के लिए सिग्नल को पूर्व-प्रवर्धित करना आवश्यक होता है। कम शोर वाले आंकड़े प्राप्त करने के लिए आवश्यक उच्च लाभ के परिणामस्वरूप इनपुट तीसरे क्रम के अवरोधन में कमी आई है। चित्रा 2। AD8367 X-Amp VGA का आर्किटेक्चर। एजीसी के साथ एडी८३६७ एक्स-एएमपी वीजीए दस साल पहले एनालॉग डिवाइसेस एडी६०० और एडी६०२ (एनालॉग डायलॉग २६-२, १९९२) के साथ शुरू हुआ एक्स-एएमपी आर्किटेक्चर एक लीनियर-इन-डीबी गेन-कंट्रोल फ़ंक्शन की अनुमति देता है जो अनिवार्य रूप से है तापमान से स्वतंत्र। इसमें निरंतर रैखिक-इन-डीबी लाभ-नियंत्रण फ़ंक्शन प्रदान करने के लिए एक अत्यधिक रैखिक एम्पलीफायर और इंटरपोलेटर चरण के साथ एक प्रतिरोधी सीढ़ी नेटवर्क शामिल है। AD8367 (चित्र 2) X-AMP VGAs की नवीनतम पीढ़ी है। इसका डिज़ाइन एक नई अतिरिक्त-तेज़-पूरक-द्विध्रुवीय प्रक्रिया (XFCB2.0) पर लागू किया गया है जो सैकड़ों मेगाहर्ट्ज तक मध्यम लाभ प्रदान करता है और पारंपरिक अर्धचालक प्रसंस्करण के साथ उपलब्ध पहले की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर बेहतर रैखिकता प्रदान करता है। जैसा कि चित्र 2 दिखाता है, इनपुट सिग्नल को ग्राउंड-रेफरेंस 9-स्टेज R-nR रेसिस्टिव लैडर नेटवर्क पर लागू किया जाता है, जिसे टैप पॉइंट्स के बीच 5-dB चरणों के क्षीणन का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। चर-ट्रांसकंडक्टेंस (जीएम) चरणों के साथ नल बिंदुओं को महसूस करके चिकना लाभ नियंत्रण प्राप्त किया जाता है। लाभ-नियंत्रण वोल्टेज के आधार पर, एक इंटरपोलेटर चुनता है कि कौन से चरण सक्रिय हैं। उदाहरण के लिए, यदि पहला चरण सक्रिय है, तो 0-dB टैप पॉइंट को महसूस किया जाता है; यदि अंतिम चरण सक्रिय है, तो 45-dB बिंदु को महसूस किया जाता है। नल बिंदुओं के बीच गिरने वाले क्षीणन स्तर पड़ोसी ग्राम चरणों को एक साथ सक्रिय करके प्राप्त किए जाते हैं, असतत टैप-पॉइंट क्षीणन का भारित औसत बनाते हैं। इस तरह, बहुत सटीक स्केलिंग के साथ एक चिकनी, मोनोटोनिक, रैखिक-इन-डीबी क्षीणन फ़ंक्शन संश्लेषित होता है। आदर्श लीनियर-इन-डीबी ट्रांसफर फंक्शन को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है: (1) जहां एमवाई गेन स्केल (ढलान) है जिसे आमतौर पर डीबी/वी में व्यक्त किया जाता है, आमतौर पर 50 डीबी/वी (या 20 एमवी/डीबी) बीजेड गेन इंटरसेप्ट है। डीबी में, आम तौर पर -5 डीबी, वीजीएआईएन = 0 वी के लिए अतिरिक्त लाभ। VGAIN लाभ-नियंत्रण वोल्टेज है AD8367 की मूल कनेक्शन रूपरेखा, लाभ हस्तांतरण फ़ंक्शन, और विशिष्ट लाभ-त्रुटि पैटर्न चित्र 3 में चित्रित किए गए हैं, जो लाभ हस्तांतरण फ़ंक्शन के 50 dB/V और -5-dB अवरोधन को लाभ- नियंत्रण वोल्टेज रेंज 50 एमवी ≤ वीजीएआईएन 950 एमवी। डिवाइस मोड पिन के एक साधारण पिन-स्ट्रैप द्वारा लाभ ढलान को उलटने की अनुमति देता है। उलटा लाभ मोड स्वचालित लाभ नियंत्रण (एजीसी) अनुप्रयोगों में सुविधाजनक है, जहां लाभ नियंत्रण फ़ंक्शन एक त्रुटि इंटीग्रेटर से प्राप्त होता है, जो पता लगाए गए आउटपुट पावर की पूर्व-निर्धारित सेट-पॉइंट स्तर से तुलना करता है। एक स्क्वायर-लॉ डिटेक्टर और एरर इंटीग्रेटर, एकीकृत ऑन-चिप, डिवाइस को स्व-निहित एजीसी सबसिस्टम के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है। चित्रा 3। बेसिक AD8367 VGA एप्लिकेशन सर्किट और गेन-कंट्रोल ट्रांसफर फ़ंक्शन, विभिन्न तापमानों पर विशिष्ट त्रुटियां दिखा रहा है। एक विशिष्ट स्टैंड-अलोन एजीसी सर्किट को चित्र 4 में दिखाया गया है, साथ ही 10-डीबी इनपुट वोल्टेज चरण के समय-डोमेन प्रतिक्रिया के साथ। इस उदाहरण में सिग्नल इनपुट 70-मेगाहर्ट्ज साइनसॉइड है, और इसका इनपुट -17 से -7 डीबीएम (200 ओम के लिए संदर्भित) से चरणबद्ध है। आउटपुट सिग्नल पावर को आंतरिक स्क्वायर-लॉ डिटेक्टर द्वारा वोल्टेज के रूप में मापा जाता है और आंतरिक 354-एमवी आरएमएस संदर्भ की तुलना में। डिटेक्टर का आउटपुट एक करंट होता है, जिसे एक बाहरी कैपेसिटर, CAGC का उपयोग करके एकीकृत किया जाता है। सीएजीसी कैपेसिटर में विकसित वोल्टेज लाभ को कम करने या बढ़ाने के लिए गेन पिन चलाता है। जब आउटपुट सिग्नल स्तर का rms मान आंतरिक 354-mV संदर्भ के बराबर हो जाता है, तो लूप स्थिर हो जाता है। जब इनपुट सिग्नल 354-mV rms से कम होता है, तो DETO पिन करंट सिंक करता है जो GAIN पिन पर वोल्टेज को कम करता है। जैसे ही इनपुट सिग्नल 354 mV rms से ऊपर बढ़ता है, DETO पिन सोर्स करंट देता है जिससे GAIN पिन पर वोल्टेज बढ़ जाता है। इस एप्लिकेशन में व्युत्क्रम लाभ मोड की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि इनपुट सिग्नल के आरएमएस मान आंतरिक संदर्भ से अधिक होने पर लाभ कम हो जाए। GAIN पिन, VAGC पर लागू परिणामी वोल्टेज को प्राप्त-सिग्नल-स्ट्रेंथ इंडिकेशन (RSSI) के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जो 354-mV rms संदर्भ की तुलना में इनपुट सिग्नल स्ट्रेंथ का प्रतिनिधित्व करता है। एक साइनसॉइडल तरंग के लिए यह 1-ओम लोड के लिए 200-वी पीपी आउटपुट सिग्नल में परिणत होता है। चित्रा 4। 8367 मेगाहर्ट्ज पर बेसिक AD70 AGC एप्लिकेशन सर्किट और टाइम-डोमेन प्रतिक्रिया। सिग्नल चेन विश्लेषण एक आधुनिक सुपरहेटरोडाइन वास्तुकला को चित्र 5 में दर्शाया गया है। AD8367 का उपयोग RF सिग्नल स्तर में परिवर्तन के रूप में समग्र रिसीवर लाभ को अनुकूल रूप से समायोजित करने के लिए प्राप्त (Rx) पथ में किया जाता है। ट्रांसमिट (टीएक्स) पथ में, वांछित आउटपुट पावर स्तर बनाए रखने के लिए AD8367 का उपयोग आरएफ पावर डिटेक्टर के संयोजन के साथ किया जाता है। चित्रा 5। आईएफ स्तर नियंत्रण के लिए वीजीए का उपयोग करते हुए सुपरहेटरोडाइन वास्तुकला। वीजीए का उपयोग मध्यवर्ती आवृत्ति चरणों में समग्र रिसीवर संवेदनशीलता को अनुकूली रूप से समायोजित करने और संचारित शक्ति स्तरों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। प्राप्त पथ को ध्यान में रखते हुए, सिग्नल-पथ बजट विश्लेषण का उपयोग करके समग्र संवेदनशीलता और गतिशील रेंज का आकलन किया जा सकता है। इस उदाहरण के लिए 1-मेगाहर्ट्ज शोर बैंडविड्थ का उपयोग करके एक पीसीएस-सीडीएमए सिग्नल का चयन किया गया था। AD8367 IF VGA के आउटपुट से पीछे की ओर काम करते हुए, इनपुट संवेदनशीलता और गतिशील रेंज का विश्लेषण किया जा सकता है। चित्रा 6 रिसीवर इनपुट से आईएफ वीजीए के आउटपुट के लिए एक विस्तृत बजट विश्लेषण का प्रतिनिधित्व करता है। चित्रा 6। ७०-मेगाहर्ट्ज आईएफ के साथ १९००-मेगाहर्ट्ज सीडीएमए के लिए आरएक्स पथ बजट विश्लेषण। उपरोक्त उदाहरण में, AD8367 नियंत्रणों को I&Q डिमॉड्यूलेटर से पहले सिग्नल स्तर प्राप्त हुए। AD8367 एक वीजीए का एक उदाहरण है जो एक पोस्ट-गेन एम्पलीफायर के बाद परिवर्तनीय क्षीणन का उपयोग करता है। वीजीए की यह शैली अनिवार्य रूप से एक स्थिर OIP3 और एक शोर आंकड़ा प्रदर्शित करेगी जो लाभ सेटिंग के साथ बदलता रहता है। AD8367 अधिकतम लाभ पर न्यूनतम शोर आंकड़ा और न्यूनतम लाभ पर अधिकतम इनपुट तृतीय-क्रम अवरोधन प्रदान करता है। यह अनूठा संयोजन प्राप्त सिग्नल शक्ति के आधार पर रिसीवर की संवेदनशीलता और इनपुट रैखिकता के गतिशील नियंत्रण की अनुमति देता है। AD8367 (डेटा शीट और अधिक जानकारी के लिए इस लिंक पर क्लिक करें) -40 से +85 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान की विशेषता है और इसे 14-लीड थिन-सिकुड़ स्मॉल-आउटलाइन पैकेज (TSSOP) में पैक किया गया है। यह सिंगल 3- से 5-वोल्ट सप्लाई पर काम करता है। डिवाइस में 3 मेगाहर्ट्ज की -500-डीबी ऑपरेटिंग बैंडविड्थ है; और इसकी डेटा शीट सामान्य IF आवृत्तियों पर विस्तृत विनिर्देश प्रदान करती है - जैसे कि 70 MHz, 140 MHz, 190 MHz और 240 MHz। यदि आप इस लेख का पीडीएफ या मुद्रित संस्करण पढ़ रहे हैं, तो कृपया डेटा शीट डाउनलोड करने या नमूने का अनुरोध करने के लिए www.analog.com पर जाएं। AD8367 आम तौर पर स्टॉक से उपलब्ध है, और एक मूल्यांकन बोर्ड भी उपलब्ध है। अभिस्वीकृति अभिनव AD8367 को बैरी गिल्बर्ट और जॉन काउल्स द्वारा डिजाइन किया गया था।

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