आरएफ चिप्स आधुनिक वायरलेस संचार और नेविगेशन प्रणालियों में मुख्य घटक के रूप में कार्य करती हैं, जो पूरे सिस्टम की संवेदनशीलता, जैमिंग-रोधी क्षमता और एकीकरण स्तर को सीधे निर्धारित करती हैं। चीन के बेइदोउ नेविगेशन सिस्टम के व्यापक नेटवर्किंग और 5G मिलीमीटर-तरंग संचार के तीव्र विकास के साथ, उच्च-प्रदर्शन और अत्यधिक स्वायत्त आरएफ चिप्स की मांग बढ़ रही है। यह लेख सिस्टम आर्किटेक्चर, प्रमुख सर्किट डिज़ाइन, और एकीकरण अनुकूलन में आरएफ चिप्स के कार्यान्वयन पथ और तकनीकी चुनौतियों का अन्वेषण करता है, जिसमें नेविगेशन और मिलीमीटर-तरंग प्रणालियों में विशिष्ट अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित किया गया है।.

1. नेविगेशन प्रणालियों में आरएफ चिप्स का अनुप्रयोग और स्वायत्त डिजाइन

नागरिक और सैन्य दोनों नेविगेशन प्रणालियों में, बहु-मोड संगतता (जैसे BeiDou, GPS, GLONASS, Galileo) एक विकास प्रवृत्ति बन गई है। पारंपरिक नेविगेशन रिसीवर्स मुख्यतः विदेशी चिप्स पर निर्भर रहे हैं, जिससे आपूर्ति श्रृंखला और तकनीकी सुरक्षा जोखिम उत्पन्न होते हैं। इसे दूर करने के लिए, घरेलू अनुसंधान संस्थानों ने RF-CMOS तकनीक का उपयोग करके एक अत्यधिक एकीकृत, पूर्णतः स्वायत्त नेविगेशन RF चिप (RFIC) विकसित की है, जिसमें कम शोर वाले एम्पलीफायर्स (LNA), मिक्सर्स, जटिल फिल्टर्स, परिवर्तनीय गेन एम्पलीफायर्स (VGA) और एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (ADCs) जैसे मॉड्यूल शामिल हैं, जिससे RF से डिजिटल मध्य आवृत्ति तक एक संपूर्ण सिग्नल प्रोसेसिंग श्रृंखला तैयार होती है।.

यह आरएफ चिप एक-चरणीय डाउन-कन्वर्जन निम्न-मध्य आवृत्ति वास्तुकला अपनाती है, जो परिधीय सर्किटों की जटिलता को प्रभावी रूप से कम करते हुए सिस्टम प्रदर्शन सुनिश्चित करती है। एलएनए, रिसीवर श्रृंखला के प्रथम चरण के रूप में, शोर गुणांक और प्रतिबाधा मिलान निर्धारित करने में महत्वपूर्ण है। इस डिज़ाइन में स्रोत क्षय इंडक्टर संरचना को एक संधारित्र-इंडक्टर मिलान नेटवर्क के साथ संयोजित किया गया है, जिससे 50Ω इनपुट मिलान प्राप्त होता है और शोर गुणांक को 2 dB से नीचे अनुकूलित किया जाता है। समग्र सिस्टम का शोर गुणांक 4 dB से नीचे है, जिससे रिसीवर की संवेदनशीलता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।.

इसके अतिरिक्त, मध्य आवृत्ति फ़िल्टर पाँचवें क्रम के चेबिशेव जीएम-सी जटिल फ़िल्टर संरचना का उपयोग करता है, जो ट्रांसकंडक्टेंस और कैपेसिटेंस के माध्यम से गेन, केंद्र आवृत्ति और बैंडविड्थ को समायोजित करता है। यह संरचना 4 मेगाहर्ट्ज़ बैंडविड्थ और 0.55 डीबी की पासबैंड फ्लैटनस के साथ 40 डीबी से बेहतर इमेज रिजेक्शन रेशियो (IMRR) प्राप्त करती है, जिससे सिस्टम की एंटी-जैमिंग और सिग्नल चयन क्षमताएँ बेहतर होती हैं।.

2. डब्ल्यू-बैंड टी/आर घटकों में आरएफ चिप्स का एकीकरण और चुनौतियाँ

मिलिमीटर-तरंग आवृत्तियों में, विशेष रूप से W-बैंड (75–110 GHz) में, RF चिप्स के डिज़ाइन को उच्च आवृत्तियाँ, छोटी तरंगदैर्ध्य, और अधिक प्रसारण हानियों जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। उदाहरण के लिए, 77 GHz के टक्कर निवारण रडार में, T/R घटकों में उच्च गेन, कम शोर, तेज़ स्विचिंग, और उच्च एकीकरण होना आवश्यक है। हाल के वर्षों में, स्वदेशी रूप से विकसित 2-ट्रांसमीटर 4-रिसीवर SOC RF चिप्स के परिचय ने मिलीमीटर-तरंग रडार फ्रंटएंड्स के लघुकरण और लागत कटौती के लिए एक व्यवहार्य मार्ग प्रदान किया है।.

ये आरएफ चिप्स पावर एम्पलीफायरों, लो-नॉइज़ एम्पलीफायरों, मिक्सर्स, फेज़ शिफ्टर्स और फ्रिक्वेंसी सिंथेसाइज़र जैसे मॉड्यूल को एकीकृत करते हैं, जो बहु-चैनल एक साथ संचालन का समर्थन करते हैं। उच्च-फ्रिक्वेंसी संकेतों की अखंडता सुनिश्चित करने के लिए, चिप्स को उच्च-प्रदर्शन आरएफ इंटरकनेक्शन संरचनाओं के साथ जोड़ा जाता है, जैसे कि वेवगाइड-माइक्रोस्ट्रिप प्रोब्स, वर्टिकल ट्रांज़िशन, और बीजीए-टू-माइक्रोस्ट्रिप-लाइन रूपांतरण। प्रोब संरचनाओं को अनुकूलित करके और शॉर्ट-सर्किट सतहों को एकीकृत करके, ये डिज़ाइन 72–82 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्ति सीमा में <0.2 डीबी के इन्सर्शन लॉस और –20 डीबी से बेहतर रिटर्न लॉस के साथ ब्रॉडबैंड प्रदर्शन प्राप्त करते हैं, जिससे सिस्टम की दक्षता में काफी वृद्धि होती है।.

3. आरएफ चिप डिज़ाइन में सामान्य कुंजी प्रौद्योगिकियाँ

चाहे नेविगेशन चिप्स हों या मिलीमीटर-वेव आरएफ चिप्स, डिज़ाइन प्रयास आम तौर पर निम्नलिखित मुख्य पहलुओं पर केंद्रित होते हैं:

कम शोर और उच्च रैखिकता
एलएनए, प्रथम एम्पलीफ़ायर चरण के रूप में, सिस्टम की संवेदनशीलता निर्धारित करता है, जबकि अंतिम चरण के वीजीए और पावर एम्पलीफ़ायर (जैसे OIP3) की रैखिकता सिस्टम की डायनामिक रेंज और एंटी-जैमिंग क्षमता को प्रभावित करती है। कैस्केडेड गेन ऑप्टिमाइज़ेशन और नकारात्मक फीडबैक संरचनाओं के माध्यम से शोर और रैखिकता के बीच संतुलन प्राप्त किया जा सकता है।.

फ़िल्टर और छवि अस्वीकृति
जटिल फ़िल्टर निम्न-मध्य आवृत्ति संरचनाओं में अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं, क्योंकि इनकी आउट-ऑफ़-बैंड अस्वीकृति और पासबैंड फ्लैटनेस सीधे सिग्नल गुणवत्ता को प्रभावित करती हैं। चेबिशेव संरचना, जिसकी तीव्र संक्रमण बैंड होती है, व्यापक रूप से अपनाई जाती है और IMRR में सुधार के लिए पूर्व-कैलिब्रेशन मॉड्यूल के साथ और अधिक संवर्धित की जाती है।.

प्रणाली एकीकरण और विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता
अत्यधिक एकीकृत आरएफ चिप्स एनालॉग और डिजिटल सर्किट को संयोजित करती हैं, और डिजिटल स्विचिंग शोर सब्सट्रेट कूपलिंग के माध्यम से आरएफ प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है। लेआउट पर सुरक्षात्मक रिंग, स्वतंत्र पावर डोमेन, और डीप एन-वेल आइसोलेशन जैसी तकनीकें शोर कूपलिंग को प्रभावी ढंग से दबा सकती हैं और सिस्टम की स्थिरता में सुधार कर सकती हैं।.

संरचनायोग्यता और अनुप्रयोग अनुकूलनशीलता
आधुनिक आरएफ चिप्स आमतौर पर SPI या I²C इंटरफेस का समर्थन करते हैं, जिससे उपयोगकर्ता मल्टी-मोड नेविगेशन या रडार प्रणालियों की बदलती आवश्यकताओं के अनुसार गेन, बैंडविड्थ और परिचालन मोड को गतिशील रूप से समायोजित कर सकते हैं।.

4. निष्कर्ष और परिदृश्य

आरएफ चिप्स वायरलेस सिस्टम के “इंद्रिय” और “आवाज़” के रूप में कार्य करती हैं, और उनका प्रदर्शन संचार, नेविगेशन, रडार और अन्य उपकरणों के समग्र स्तर को सीधे प्रभावित करता है। वर्तमान में, नेविगेशन और मिलीमीटर-वेव क्षेत्रों में घरेलू आरएफ चिप्स ने महत्वपूर्ण प्रगति की है, और उन्होंने आर्किटेक्चर डिज़ाइन और सर्किट अनुकूलन से लेकर सिस्टम एकीकरण तक पूर्ण-लिंक स्वायत्तता हासिल की है। भविष्य में, जैसे-जैसे प्रोसेस नोड्स और छोटे होते जाएँगे, SiP और 3D-IC जैसी पैकेजिंग तकनीकें विकसित होंगी, और एआई-सहायक डिज़ाइन उपकरणों का उपयोग किया जाएगा, RF चिप्स उच्च आवृत्तियों, कम बिजली की खपत, और मजबूत बुद्धिमत्ता में लगातार सफलताएँ हासिल करेंगी, जो चीन की स्वतंत्र और नियंत्रित संचार और धारणा प्रणालियों के लिए ठोस समर्थन प्रदान करेंगी।.