Passzív alkatrészek RF áramkörökben
Ellenállások, kondenzátorok, antennák... Ismerje meg az RF rendszerekben használt passzív alkatrészeket.
Az RF rendszerek alapvetően nem különböznek más típusú elektromos áramköröktől. Ugyanazok a fizika törvényei érvényesek rájuk, és ennek következtében az RF tervekben használt alapvető alkatrészek megtalálhatók a digitális áramkörökben és az alacsony frekvenciájú analóg áramkörökben is.
Az RF-tervezés azonban egyedi kihívásokkal és célokkal jár, következésképpen az alkatrészek jellemzői és felhasználási módjai különös figyelmet igényelnek, amikor RF kontextusban dolgozunk. Ezenkívül egyes integrált áramkörök olyan funkciókat is ellátnak, amelyek erősen specifikusak az RF rendszerekre – nem használják őket alacsony frekvenciájú áramkörökben, és azok, akiknek kevés tapasztalatuk van az RF-tervezési technikákkal, esetleg nem értik jól őket.
Gyakran kategorizáljuk az alkatrészeket aktív vagy passzív kategóriákba, és ez a megközelítés ugyanúgy érvényes az RF területén is. A hírek a passzív alkatrészeket kifejezetten az RF áramkörökkel kapcsolatban tárgyalják, a következő oldal pedig az aktív alkatrészeket tárgyalja.
Kondenzátorok
Egy ideális kondenzátor pontosan ugyanazt a funkciót látná el egy 1 Hz-es és egy 1 GHz-es jel esetén. Az alkatrészek azonban soha nem ideálisak, és egy kondenzátor nemidealitása magas frekvenciákon igen jelentős lehet.
A „C” az ideális kondenzátort jelöli, amely számos parazita elem között van eltemetve. A lemezek között nem végtelen az ellenállás (RD), a soros ellenállás (RS), a soros induktivitás (LS), a NYÁK-felületek és a földelő sík között pedig párhuzamos kapacitás (CP) van (felületszerelt alkatrészeket feltételezünk; erről később bővebben).
A nagyfrekvenciás jelekkel való munka során a legjelentősebb nemidealitás az induktivitás. Azt várjuk, hogy egy kondenzátor impedanciája a frekvencia növekedésével végtelenül csökken, de a parazita induktivitás jelenléte miatt az impedancia az önrezonáns frekvencián csökken, majd növekedni kezd:
Ellenállások és mások.
Még az ellenállások is problémásak lehetnek magas frekvenciákon, mivel soros induktivitással, párhuzamos kapacitással és a NYÁK-betétekhez jellemző kapacitással rendelkeznek.
És ez felvet egy fontos pontot: amikor magas frekvenciákkal dolgozunk, a parazita áramköri elemek mindenhol jelen vannak. Nem számít, mennyire egyszerű vagy ideális egy ellenálláselem, akkor is tokozni és NYÁK-ra forrasztani kell, és az eredmény parazita. Ugyanez vonatkozik minden más alkatrészre: ha tokozva van és a NYÁK-ra forrasztva, akkor parazita elemek vannak jelen.
Kristályok
Az RF lényege a nagyfrekvenciás jelek manipulálása, hogy azok információt továbbítsanak, de mielőtt manipulálnánk, generálnunk kell. Mint más típusú áramkörökben, a kristályok alapvető eszközei a stabil frekvenciareferencia előállításának.
A digitális és vegyes jelű tervezésben azonban gyakran előfordul, hogy a kristályalapú áramkörök valójában nem igénylik azt a pontosságot, amelyet egy kristály biztosítani tud, és ennek következtében könnyű gondatlanná válni a kristályválasztás tekintetében. Egy RF áramkörnek ezzel szemben szigorú frekvenciakövetelményei lehetnek, és ez nemcsak a kezdeti frekvenciapontosságot, hanem a frekvenciastabilitást is megköveteli.
Egy közönséges kristály oszcillációs frekvenciája érzékeny a hőmérséklet-változásokra. Az ebből eredő frekvencia instabilitás problémákat okoz az RF rendszereknél, különösen azoknál, amelyek a környezeti hőmérséklet nagy ingadozásainak vannak kitéve. Ezért egy rendszerhez TCXO-ra, azaz hőmérséklet-kompenzált kristályoszcillátorra lehet szükség. Ezek az eszközök olyan áramköröket tartalmaznak, amelyek kompenzálják a kristály frekvenciaváltozásait:
Antennák
Az antenna egy passzív alkatrész, amelyet arra használnak, hogy egy rádiófrekvenciás elektromos jelet elektromágneses sugárzássá (EMR) alakítsanak át, vagy fordítva. Más alkatrészekkel és vezetőkkel az EMR hatásait próbáljuk minimalizálni, az antennákkal pedig az EMR generálását vagy vételét próbáljuk optimalizálni az alkalmazás igényeihez igazítva.
Az antennatudomány korántsem egyszerű. Különböző tényezők befolyásolják az adott alkalmazáshoz optimális antenna kiválasztásának vagy tervezésének folyamatát. Az AAC két cikkel rendelkezik (kattintson ide és ide), amelyek kiváló bevezetést nyújtanak az antenna koncepciójába.
A magasabb frekvenciák különféle tervezési kihívásokkal járnak, bár a rendszer antenna része valójában kevésbé problémássá válhat a frekvencia növekedésével, mivel a magasabb frekvenciák lehetővé teszik a rövidebb antennák használatát. Manapság gyakori, hogy vagy „chipantennát” használnak, amelyet a tipikus felületszerelt alkatrészekhez hasonlóan a NYÁK-ra forrasztanak, vagy NYÁK-antennát, amelyet egy speciálisan tervezett nyomvonal beépítésével hoznak létre a NYÁK-elrendezésbe.
Összefoglalás
Néhány komponens csak az RF alkalmazásokban gyakori, másokat pedig a nem ideális nagyfrekvenciás viselkedésük miatt körültekintőbben kell kiválasztani és megvalósítani.
A passzív alkatrészek nem ideális frekvenciaválaszt mutatnak a parazita induktivitás és kapacitás eredményeként.
Az RF alkalmazásokhoz olyan kristályokra lehet szükség, amelyek pontosabbak és/vagy stabilabbak, mint a digitális áramkörökben általában használt kristályok.
Az antennák kritikus fontosságú alkatrészek, amelyeket egy rádiófrekvenciás rendszer jellemzőinek és követelményeinek megfelelően kell kiválasztani.
A Si Chuan Keenlion mikrohullámú sütők széles választékban kaphatók keskenysávú és szélessávú konfigurációkban, 0,5 és 50 GHz közötti frekvenciákat lefedve. Úgy tervezték őket, hogy 10-30 watt bemeneti teljesítményt kezeljenek egy 50 ohmos átviteli rendszerben. Mikrocsíkos vagy szalagvezetékes kialakításokat alkalmaznak, és a legjobb teljesítmény érdekében optimalizáltak.
Közzététel ideje: 2022. november 3.
