टकराव निवारण रडार, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, और रेल परिवहन जैसे क्षेत्रों में मिलीमीटर-वेव तकनीक के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, डब्ल्यू-बैंड (75–110 गीगाहर्ट्ज़) अपनी उच्च बैंडविड्थ, उच्च संकल्प, और एकीकरण की आसानी के कारण धीरे-धीरे शॉर्ट-रेंज रडार प्रणालियों के लिए आदर्श आवृत्ति बैंड बन गया है। ट्रांससीवर घटक के मूल के रूप में, आरएफ चिप का प्रदर्शन पूरे रडार सिस्टम की पता लगाने की क्षमता और विश्वसनीयता को सीधे निर्धारित करता है। यह लेख डब्ल्यू-बैंड एसओसी आरएफ चिप्स पर आधारित टी/आर घटक प्रणाली के डिज़ाइन पर केंद्रित है, जो चिप चयन, सिस्टम आर्किटेक्चर डिज़ाइन से लेकर प्रमुख आरएफ अंतरसंयोजन संरचनाओं के सिमुलेशन और कार्यान्वयन तक एक व्यापक चर्चा प्रदान करता है।.

1. डब्ल्यू-बैंड आरएफ चिप्स का विकास और प्रणाली एकीकरण के लाभ

हाल के वर्षों में, घरेलू और अंतरराष्ट्रीय दोनों बाजारों ने मल्टी-चैनल, उच्च-एकीकरण W-बैंड RF चिप्स के विकास में महत्वपूर्ण प्रगति की है। उदाहरण के लिए, गैट्लियन माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स ने 77 GHz का CMOS RF चिप जारी किया है जो उच्च-घनत्व एकीकरण के साथ “2 ट्रांसमीटर, 4 रिसीवर” को साकार करता है, जिससे वाहन रडार प्रणालियों के लघुकरण और लागत में कमी को बहुत बढ़ावा मिलता है। ये आरएफ चिप्स कम-शोर एम्पलीफायरों, पावर एम्पलीफायरों, मिक्सरों, फेज-लॉक्ड लूप्स और फेज शिफ्टर्स जैसे प्रमुख मॉड्यूल को एकीकृत करती हैं, जो उच्च गेन, कम शोर और तेज़ स्विचिंग क्षमताएं प्रदान करती हैं, जिससे टी/आर घटकों की सिस्टम-स्तरीय पैकेजिंग के लिए एक ठोस नींव रखी जाती है।.

अलग-अलग घटकों से बने पारंपरिक सिस्टमों की तुलना में, SOC RF चिप्स के उपयोग से न केवल सिस्टम का आकार काफी कम होता है, बल्कि सिस्टम की जटिलता और ऊर्जा खपत भी घटती है, जिससे समग्र विश्वसनीयता और उत्पादन दक्षता में सुधार होता है।.

2. टी/आर घटक प्रणाली वास्तुकला और आरएफ लिंक डिज़ाइन

इस पेपर में डिज़ाइन किया गया T/R घटक “2T4R” आर्किटेक्चर अपनाता है और 75–80 GHz आवृत्ति सीमा में FMCW मॉड्यूलेशन क्षमताओं के साथ संचालित होता है। सिस्टम मुख्य रूप से एक अत्यधिक एकीकृत SOC RF चिप का उपयोग करता है, जिसके चारों ओर मल्टी-लेयर PCBs, वेवगाइड इंटरफेस, पावर प्रबंधन और नियंत्रण सर्किट जैसे घटक संपूर्ण ट्रांससीवर कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए शामिल हैं।.

रिसीवर चेन में, एंटेना द्वारा प्राप्त कमजोर संकेत एक वेवगाइड-माइक्रोस्ट्रिप प्रोब संरचना के माध्यम से इनपुट होते हैं, एक कम-शोर वाले एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित होते हैं, स्थानीय ऑसिलेटर संकेत के साथ मिश्रित होते हैं, और बेसबैंड में डाउन-कनवर्ट किए जाते हैं। फ़िल्टरिंग और गेन नियंत्रण के बाद, सिग्नल आउटपुट होता है। ट्रांसमिशन चेन इस प्रक्रिया को उलटती है, बेसबैंड सिग्नल को उच्च आवृत्ति में परिवर्तित करती है और एंटीना के माध्यम से विकिरण से पहले इसे प्रवर्धित करती है। पूरे चेन के प्रमुख पैरामीटर जैसे नॉइज़ फिगर, गेन और रैखिकता को सिस्टम सिमुलेशन के माध्यम से सत्यापित और अनुकूलित किया जाता है।.

3. मुख्य आरएफ अंतरसंयोजन संरचनाओं का डिज़ाइन और सिमुलेशन

मल्टी-लेयर पीसीबी में उच्च-आवृत्ति संकेतों के कुशल प्रसारण को प्राप्त करने के लिए, यह पेपर तीन प्रकार की आरएफ अंतरसंयोजन संरचनाओं के डिज़ाइन पर केंद्रित है:

वेवगाइड-माइक्रोस्ट्रिप प्रोब संक्रमणW-बैंड में उच्च आवृत्ति हानि की समस्या को संबोधित करते हुए, PCB में एक शॉर्ट-सर्किट सतह को एकीकृत करके एक महीन सुई-आकार का विद्युतचुंबकीय कूपलिंग प्रोब संरचना प्रस्तावित की गई। सिमुलेशन परिणाम दिखाते हैं कि 72.3–82.5 GHz की सीमा में इन्सर्शन लॉस 0.2 dB से कम है, और उत्कृष्ट रिटर्न लॉस -20 dB से बेहतर है, जो अच्छी ब्रॉडबैंड विशेषताओं और निर्माण सहिष्णुता को प्रदर्शित करता है।.

ऊर्ध्वाधर संक्रमण संरचनाउच्च आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय रिसाव और मोड विकृति को प्रभावी ढंग से दबाने के लिए “GCPW-कोएक्सियल-GCPW” ऊर्ध्वाधर अंतरसंयोजन योजना अपनाई गई। यह संरचना 100 GHz से नीचे पूरे पासबैंड में -16 dB से बेहतर रिटर्न लॉस बनाए रखती है, तथा 40 GHz पर केवल 0.42 dB का इन्सर्शन लॉस देती है, जिससे यह उच्च-घनत्व प्रणाली एकीकरण के लिए उपयुक्त बनती है।.

बीजीए से माइक्रोस्ट्रिप संक्रमण संरचनाRF चिप BGA पैकेजिंग के लिए, मिलान सर्किटों के साथ GCPW से माइक्रोस्ट्रिप लाइन संरचना को डिजाइन किया गया, जिसने सोल्डर बॉल्स द्वारा उत्पन्न परजीवी कैपेसिटेंस का सफलतापूर्वक प्रतिकार किया। 72–106 GHz की आवृत्ति सीमा में रिटर्न लॉस -15 dB से बेहतर है, लक्ष्य आवृत्ति सीमा में -20 dB से नीचे और इन्सर्शन लॉस 0.4 dB है।.

4. प्रणाली अनुकरण और प्रदर्शन सत्यापन

पूरे ट्रांससीवर लिंक के सिस्टम-स्तरीय सिमुलेशन ADS सॉफ्टवेयर का उपयोग करके किए गए थे। 75–80 GHz बैंड के भीतर रिसीवर चैनल ने 11.324 dB का नॉइज़ फिगर और 57.602 dB का गेन दिखाया, जिससे शुद्ध बेसबैंड आउटपुट सिग्नल सुनिश्चित हुए। ट्रांसमिशन चैनल ने 24.602 dB का गेन प्राप्त किया, और आउटपुट पावर 5 dBm से अधिक हो गई, जिससे सिस्टम की आवश्यकताएँ पूरी हुईं। सिम्युलेशन के परिणाम उच्च-आवृत्ति प्रणालियों में डिज़ाइन की गई आरएफ चिप और इसकी अंतरसंयोजन संरचनाओं की व्यवहार्यता और श्रेष्ठता की पुष्टि करते हैं।.

5. सारांश और पूर्वानुमान

W-बैंड SOC RF चिप्स पर आधारित, इस लेख में एक उच्च-प्रदर्शन, लघु T/R घटक प्रणाली को सफलतापूर्वक डिजाइन और सिम्युलेट किया गया है। वेवगाइड प्रोब, वर्टिकल ट्रांज़िशन, और BGA इंटरकनेक्शन जैसी प्रमुख संरचनाओं का अनुकूलन करके, यह प्रणाली कम हानि, चौड़ी बैंडविड्थ, और उच्च एकीकरण प्राप्त करती है। भविष्य में, आरएफ चिप प्रक्रियाओं के और अधिक परिपक्व होने और पैकेजिंग तकनीकों में निरंतर नवाचार के साथ, डब्ल्यू-बैंड टी/आर घटक स्वायत्त ड्राइविंग, स्मार्ट परिवहन, और ड्रोन नेविगेशन जैसे क्षेत्रों में एक अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे।.