Pasivne komponente v RF vezjih
Upori, kondenzatorji, antene ... Spoznajte pasivne komponente, ki se uporabljajo v RF sistemih.
RF sistemi se bistveno ne razlikujejo od drugih vrst električnih vezij. Veljajo isti zakoni fizike, zato se osnovne komponente, ki se uporabljajo v RF zasnovah, nahajajo tudi v digitalnih vezjih in nizkofrekvenčnih analognih vezjih.
Vendar pa načrtovanje radiofrekvenčnih naprav vključuje edinstven nabor izzivov in ciljev, zato je treba značilnosti in uporabo komponent pri delu v kontekstu radiofrekvenčnih naprav še posebej upoštevati. Nekatera integrirana vezja opravljajo tudi funkcionalnost, ki je zelo specifična za radiofrekvenčne sisteme – ne uporabljajo se v nizkofrekvenčnih vezjih in jih tisti, ki imajo malo izkušenj s tehnikami načrtovanja radiofrekvenčnih naprav, morda ne razumejo dobro.
Komponente pogosto razvrščamo v aktivne ali pasivne, in ta pristop velja enako tudi na področju radiofrekvenčnih vezij. Novice obravnavajo pasivne komponente posebej v povezavi z radiofrekvenčnimi vezji, naslednja stran pa pokriva aktivne komponente.
Kondenzatorji
Idealen kondenzator bi zagotavljal popolnoma enako funkcionalnost za signal 1 Hz in signal 1 GHz. Vendar komponente nikoli niso idealne, neidealnosti kondenzatorja pa so lahko pri visokih frekvencah precejšnje.
»C« ustreza idealnemu kondenzatorju, ki je skrit med številnimi parazitskimi elementi. Med ploščami (RD) imamo neskončno upornost, zaporedno upornost (RS), zaporedno induktivnost (LS) in vzporedno kapacitivnost (CP) med ploščicami tiskanega vezja in ozemljitveno ravnino (predpostavljamo komponente za površinsko montažo; več o tem kasneje).
Najpomembnejša neidealnost pri delu z visokofrekvenčnimi signali je induktivnost. Pričakujemo, da se bo impedanca kondenzatorja z naraščanjem frekvence neskončno zmanjševala, vendar prisotnost parazitske induktivnosti povzroči, da se impedanca pri lastni resonančni frekvenci zniža in nato začne povečevati:
Upori in drugi.
Tudi upori so lahko problematični pri visokih frekvencah, ker imajo zaporedno induktivnost, vzporedno kapacitivnost in tipično kapacitivnost, povezano s ploščicami na tiskanem vezju.
In to nas pripelje do pomembne točke: ko delamo z visokimi frekvencami, so parazitski elementi vezij povsod. Ne glede na to, kako preprost ali idealen je uporovni element, ga je treba še vedno zapakirati in spajkati na tiskano vezje, rezultat pa so paraziti. Enako velja za katero koli drugo komponento: če je zapakirana in spajkana na ploščo, so prisotni parazitski elementi.
Kristali
Bistvo RF je manipuliranje visokofrekvenčnih signalov, da prenašajo informacije, vendar jih moramo pred manipulacijo generirati. Kot pri drugih vrstah vezij so kristali osnovno sredstvo za generiranje stabilne frekvenčne reference.
Vendar pa se pri digitalni in mešani zasnovi signalov pogosto zgodi, da vezja na osnovi kristalov dejansko ne zahtevajo natančnosti, ki jo lahko zagotovi kristal, zato je pri izbiri kristala enostavno postati nepreviden. Nasprotno pa ima lahko RF vezje stroge frekvenčne zahteve, kar zahteva ne le začetno natančnost frekvence, temveč tudi frekvenčno stabilnost.
Nihajna frekvenca navadnega kristala je občutljiva na temperaturne spremembe. Nastala frekvenčna nestabilnost povzroča težave za RF sisteme, zlasti za sisteme, ki bodo izpostavljeni velikim spremembam temperature okolice. Zato lahko sistem zahteva TCXO, tj. temperaturno kompenziran kristalni oscilator. Te naprave vključujejo vezje, ki kompenzira frekvenčne spremembe kristala:
Antene
Antena je pasivna komponenta, ki se uporablja za pretvorbo električnega radiofrekvenčnega signala v elektromagnetno sevanje (EMR) ali obratno. Z drugimi komponentami in prevodniki poskušamo zmanjšati učinke EMR, z antenami pa optimizirati generiranje ali sprejem EMR glede na potrebe aplikacije.
Znanost o antenah nikakor ni preprosta. Na postopek izbire ali načrtovanja antene, ki je optimalna za določeno uporabo, vplivajo različni dejavniki. AAC ima dva članka (kliknite tukaj in tukaj), ki nudita odličen uvod v koncepte anten.
Višje frekvence spremljajo različni oblikovalski izzivi, čeprav antenski del sistema lahko dejansko postane manj problematičen z naraščanjem frekvence, saj višje frekvence omogočajo uporabo krajših anten. Dandanes je običajno uporabljati bodisi »čipno anteno«, ki je spajkana na tiskano vezje kot tipične komponente za površinsko montažo, bodisi anteno na tiskanem vezju, ki je ustvarjena z vključitvijo posebej zasnovane sledi v postavitev tiskanega vezja.
Povzetek
Nekatere komponente so pogoste le v RF aplikacijah, druge pa je treba izbrati in implementirati bolj skrbno zaradi njihovega neidealnega visokofrekvenčnega obnašanja.
Pasivne komponente kažejo neidealen frekvenčni odziv zaradi parazitske induktivnosti in kapacitivnosti.
RF aplikacije lahko zahtevajo kristale, ki so natančnejši in/ali stabilnejši od kristalov, ki se običajno uporabljajo v digitalnih vezjih.
Antene so ključne komponente, ki jih je treba izbrati glede na značilnosti in zahteve RF sistema.
Si Chuan Keenlion Microwave ponuja veliko izbiro ozkopasovnih in širokopasovnih konfiguracij, ki pokrivajo frekvence od 0,5 do 50 GHz. Zasnovani so za delovanje z vhodno močjo od 10 do 30 vatov v 50-ohmskem prenosnem sistemu. Uporabljajo se mikrotrakaste ali trakaste zasnove, optimizirane za najboljšo zmogljivost.
Čas objave: 3. november 2022
