आरएफ सिस्टम में युग्मन और रिसाव

वास्तविक जीवन आरएफ सिग्नल

आरएफ डिजाइन और विश्लेषण के लिए उन जटिल तरीकों की समझ की आवश्यकता होती है जिनमें उच्च-आवृत्ति सिग्नल एक वास्तविक सर्किट के माध्यम से चलते हैं।

RF डिज़ाइन को विशेष रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विभिन्न उप-विषय के बीच चुनौतीपूर्ण माना जाता है। इसका एक कारण सैद्धांतिक विद्युत संकेतों और उच्च-आवृत्ति साइनसोइडल संकेतों के बीच चरम असंगतता है।

कुछ बिंदु पर हम सभी को एहसास होना शुरू हो जाता है कि सैद्धांतिक सर्किट विश्लेषण में पाए गए आदर्शित घटक और तार और सिग्नल वास्तविकता के अत्यधिक गलत अनुमानों के बावजूद मददगार हैं। घटकों में सहिष्णुता और तापमान निर्भरता और परजीवी तत्व होते हैं; तारों में प्रतिरोध, धारिता और अधिष्ठापन होता है; संकेतों में शोर है। हालाँकि, कई सफल सर्किट डिजाइन किए जाते हैं और इन पर अमल किया जाता है, अगर इन गैरताओं के लिए कोई विचार किया जाए।

एक वास्तविक "कैपेसिटर" के लिए बराबर सर्किट मॉडल; बहुत उच्च आवृत्तियों पर यह वास्तव में एक प्रारंभ करनेवाला की तरह व्यवहार करता है।

यह संभव है क्योंकि इन दिनों कई सर्किट में मुख्य रूप से कम आवृत्ति या डिजिटल सिग्नल शामिल होते हैं। कम-आवृत्ति प्रणाली नॉनडियल सिग्नल और घटक व्यवहार के बहुत कम विषय हैं; फलस्वरूप, कम-आवृत्ति सर्किट उस ऑपरेशन से बहुत कम मोड़ते हैं जो हम सैद्धांतिक विश्लेषण के आधार पर उम्मीद करते हैं। 

उच्च आवृत्ति वाले डिजिटल सिस्टम गैर-प्राथमिकताओं के अधिक विषय हैं, लेकिन इन गैर-विशिष्टताओं के प्रभाव आमतौर पर प्रमुख नहीं हैं क्योंकि डिजिटल संचार स्वाभाविक रूप से मजबूत है। 

एक डिजिटल सिग्नल नॉनडियल सर्किट व्यवहार के परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण गिरावट का अनुभव कर सकता है, लेकिन जब तक रिसीवर तर्क को कम से सही ढंग से अलग पहचान सकता है, तब तक सिस्टम पूर्ण कार्यक्षमता बनाए रखता है।

आरएफ दुनिया में, निश्चित रूप से, संकेत न तो डिजिटल हैं और न ही कम आवृत्ति के। अनपेक्षित सिग्नल व्यवहार आदर्श बन जाता है, और कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात का प्रत्येक डीबी कम रेंज, या कम ऑडियो गुणवत्ता, या बढ़ी हुई बिट त्रुटि दर से मेल खाती है।

कैपेसिटिव कपलिंग
यह समझना आवश्यक है कि आरएफ संकेत बिल्कुल खुद को निर्धारित चालन मार्गों तक सीमित नहीं करते हैं। यह मुद्रित सर्किट बोर्डों के संदर्भ में विशेष रूप से सच है, जहां विभिन्न निशान और घटकों में अक्सर थोड़ा शारीरिक अलगाव होता है।

 

एक विशिष्ट सर्किट आरेख में घटक, तार और बीच में खाली जगह शामिल होती है। धारणा यह है कि सिग्नल तारों के साथ यात्रा करते हैं और खाली स्थान से नहीं गुजर सकते। वास्तविकता में, हालांकि, वे खाली स्थान कैपेसिटर से भरे हुए हैं। कैपेसिटेंस तब बनता है जब दो कंडक्टर एक इन्सुलेट सामग्री से अलग हो जाते हैं, उच्च समाई के अनुरूप भौतिक निकटता के साथ।

कैपेसिटर डीसी को ब्लॉक करते हैं और कम आवृत्ति संकेतों के लिए उच्च प्रतिबाधा पेश करते हैं। इस प्रकार, हम कम-आवृत्ति डिजाइन के संदर्भ में इस सभी अनपेक्षित समाई की उपेक्षा कर सकते हैं। लेकिन आवृत्ति बढ़ने पर प्रतिबाधा कम हो जाती है; बहुत उच्च आवृत्तियों पर, एक पीसीबी परजीवी समाई द्वारा बनाए गए अपेक्षाकृत कम-प्रतिबाधा प्रवाहकत्त्व पथ से भरा होता है।

विकिरणित युग्मन
आदर्श दुनिया में, हर आरएफ डिवाइस में एक एंटीना होता है। वास्तव में, प्रत्येक कंडक्टर इस अर्थ में एक एंटीना है कि यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्सर्जन और प्राप्त करने में सक्षम है। इस प्रकार, विकिरणित युग्मन एक और साधन प्रदान करता है जिसके द्वारा आरएफ संकेतों को योजनाबद्ध प्रतीकों के बीच गैर-प्रवाहकीय खाली स्थानों से गुजर सकते हैं।

आवृत्ति बढ़ने के साथ ही यह समस्या और गंभीर हो जाती है। ऐन्टेना तब अधिक प्रभावी होता है जब इसकी लंबाई सिग्नल वेवलेंथ का एक महत्वपूर्ण अंश होती है, और इस प्रकार पीसीबी के निशान (जो आमतौर पर कम होते हैं) उच्च आवृत्तियों के होने पर अधिक समस्याग्रस्त होते हैं।

"रेडियेटेड कपलिंग" शब्द अधिक उपयुक्त है जब दूर के प्रभावों, यानी, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के कारण होने वाला व्यवधान जो ऐन्टेना के तत्काल आसपास के क्षेत्र में नहीं है। जब उत्सर्जन और प्राप्त करने वाले कंडक्टर लगभग एक से कम तरंग दैर्ध्य द्वारा अलग हो जाते हैं, तो निकट क्षेत्र में इंटरैक्शन हो रहा है। इस स्थिति में चुंबकीय क्षेत्र हावी है, और परिणामस्वरूप अधिक सटीक शब्द "आगमनात्मक युग्मन" है।

रिसाव के
एक आरएफ संकेत जो एक सर्किट के अवांछित भागों में युग्मन होता है, उसे "लीकिंग" कहा जाता है। रिसाव का एक क्लासिक उदाहरण निम्नलिखित चित्र में दर्शाया गया है:




स्थानीय थरथरानवाला (एलओ) संकेत सीधे मिक्सर के एलओ इनपुट को खिलाया जाता है; यह इरादतन चालन पथ है। उसी समय, संकेत एक अनजाने चालन पथ को पाता है और मिक्सर के अन्य इनपुट पोर्ट में रिसाव करने का प्रबंधन करता है। डीसी ऑफ़सेट में समान आवृत्ति और चरण परिणामों के दो संकेतों को मिलाते हुए (ऑफ़सेट का परिमाण शून्य की ओर घट जाता है क्योंकि चरण अंतर 90 ° या -90 ° तक पहुंच जाता है)। यह डीसी ऑफ़सेट रिसीवर आर्किटेक्चर के संबंध में एक प्रमुख डिज़ाइन चुनौती का गठन करता है जो इनपुट सिग्नल को सीधे रेडियो फ़्रीक्वेंसी से बेसबैंड फ़्रीक्वेंसी में ट्रांसलेट करता है।

एक और रिसाव पथ एक मिक्सर से ऐन्टेना तक कम-शोर एम्पलीफायर के माध्यम से होता है:


 

लेकिन यह वहाँ बंद नहीं करता है; एलओ सिग्नल को एंटीना द्वारा विकीर्ण किया जा सकता है, जो किसी बाहरी वस्तु द्वारा परावर्तित होता है, और फिर उसी एंटीना द्वारा प्राप्त किया जाता है। यह फिर से स्व-मिश्रण और परिणामस्वरूप डीसी ऑफसेट का उत्पादन करेगा, लेकिन इस मामले में ऑफसेट अत्यधिक अप्रत्याशित होंगे - ऑफसेट के आयाम और ध्रुवता परिलक्षित संकेत के लगातार बदलते परिमाण से प्रभावित होंगे।

ट्रांसमीटर और रिसीवर
एक अन्य स्थिति जो रिसाव की समस्याओं की ओर ले जाती है, जब एक आरएफ डिवाइस में एक रिसीवर और एक ट्रांसमीटर दोनों शामिल होते हैं। ट्रांसमीटर वाले हिस्से में एक पावर एम्पलीफायर होता है जो एंटीना को एक मजबूत सिग्नल भेजने के लिए बनाया गया है। रिसीवर भाग को बहुत छोटे आयाम के संकेतों को बढ़ाने और ध्वस्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। तो ट्रांसमीटर उच्च शक्ति प्रदान करता है, और रिसीवर उच्च संवेदनशीलता प्रदान करता है।

आप शायद देख सकते हैं कि यह कहाँ जा रहा है। एक युग्मन पथ पीए आउटपुट को प्राप्त श्रृंखला में लीक करने की अनुमति दे सकता है; संवेदनशील रिसीवर सर्किट्री के लिए भी अत्यधिक अटेन्ड पीए सिग्नल समस्या पैदा कर सकता है।

सिम्पलेक्स, डुप्लेक्स
यह पीए-टू-रिसीवर रिसाव केवल एक चिंता है जब सर्किट को एक साथ संचरण और रिसेप्शन का समर्थन करना चाहिए। एक प्रणाली दो ऐसे उपकरणों से बनी होती है-जिन्हें ट्रांससेवर्स कहा जाता है, क्योंकि वे ट्रांसमीटर और रिसीवर्स के रूप में कार्य कर सकते हैं - को पूर्ण द्वैध के रूप में संदर्भित किया जाता है। एक पूर्ण-द्वैध प्रणाली एक साथ दो-तरफ़ा संचार को सक्षम करती है।

एक अर्ध-द्वैध प्रणाली केवल गैर-समकालिक दो-तरफ़ा संचार का समर्थन करती है, हालाँकि अर्ध-द्वैध प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले उपकरण अभी भी ट्रांसीवर हैं क्योंकि वे संचारित और प्राप्त कर सकते हैं। आधे-डुप्लेक्स उपकरणों के साथ हमें पीए से रिसीवर तक रिसाव के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है, क्योंकि ट्रांसमिशन के दौरान प्राप्त श्रृंखला सक्रिय नहीं है।

एक तरह से आरएफ संचार प्रणाली को "सिम्प्लेक्स" कहा जाता है। एक बहुत ही आम उदाहरण AM या FM प्रसारण है; स्टेशन का एंटीना पहुंचाता है, और कार रेडियो प्राप्त करता है।

सारांश

* वास्तविक जीवन के विद्युत संकेतों और घटकों को उनके आदर्शित समकक्षों की तुलना में अनुमान लगाना और उनका विश्लेषण करना अधिक कठिन है; यह उच्च-आवृत्ति एनालॉग सिग्नल के लिए विशेष रूप से सच है।

* आरएफ सिग्नल कैपेसिटिव कपलिंग, रेडियेटेड कपलिंग और इंडक्टिव कपलिंग द्वारा बनाए गए अनपेक्षित चालन पथों के माध्यम से आसानी से यात्रा करते हैं।
* अनपेक्षित चालन रास्तों के माध्यम से आरएफ संकेतों की गति को रिसाव के रूप में जाना जाता है।

* आरएफ सिस्टम को तीन सामान्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

पूर्ण द्वैध (एक साथ दो तरह से संचार)
आधा द्वैध (गैर-समकालिक दो तरफा संचार)
सिंप्लेक्स (एक तरफ़ा संचार)

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