Passiivsed komponendid RF-ahelates
Takistid, kondensaatorid, antennid... Siit saate teada raadiosagedussüsteemides kasutatavatest passiivsetest komponentidest.
Raadiosagedussüsteemid ei erine põhimõtteliselt teist tüüpi elektriahelatest. Kehtivad samad füüsikaseadused ja seetõttu leidub raadiosageduslikes konstruktsioonides kasutatavaid põhikomponente ka digitaalahelates ja madalsageduslikes analoogahelates.
Siiski hõlmab raadiosageduslik disain ainulaadset väljakutsete ja eesmärkide kogumit ning seetõttu nõuavad komponentide omadused ja kasutusviisid raadiosageduse kontekstis tegutsedes erilist tähelepanu. Samuti täidavad mõned integraallülitused funktsioone, mis on raadiosageduslikele süsteemidele väga spetsiifilised – neid ei kasutata madalsageduslikes vooluahelates ja need, kellel on raadiosagedusliku disaini tehnikatega vähe kogemusi, ei pruugi neist hästi aru saada.
Me liigitame komponente sageli kas aktiivseteks või passiivseteks ning see lähenemisviis kehtib võrdselt ka raadiosageduse (RF) valdkonnas. Uudistes käsitletakse passiivkomponente seoses raadiosagedusahelatega ja järgmisel lehel käsitletakse aktiivkomponente.
Kondensaatorid
Ideaalne kondensaator pakuks täpselt sama funktsionaalsust nii 1 Hz kui ka 1 GHz signaali puhul. Kuid komponendid pole kunagi ideaalsed ja kondensaatori mitteideaalsused võivad kõrgetel sagedustel olla üsna märkimisväärsed.
„C“ vastab ideaalsele kondensaatorile, mis on maetud paljude parasiitsete elementide vahele. Plaatide vahel on mittelõpmatu takistus (RD), jadatakistus (RS), jadainduktiivsus (LS) ja trükkplaadi patjade ja maandusplaadi vahel paralleelmahtuvus (CP) (eeldame pinnale paigaldatavaid komponente; sellest lähemalt hiljem).
Kõige olulisem mitteideaalsus kõrgsagedussignaalidega töötamisel on induktiivsus. Me eeldame, et kondensaatori impedants väheneb lõputult sageduse suurenedes, kuid parasiitse induktiivsuse olemasolu põhjustab impedantsi languse iseresonantssagedusel ja seejärel hakkab suurenema:
Takistid jt.
Isegi takistid võivad kõrgetel sagedustel probleeme tekitada, kuna neil on jadainduktiivsus, paralleelmahtuvus ja tüüpiline trükkplaatidega seotud mahtuvus.
Ja see toob esile olulise punkti: kui töötate kõrgsagedustega, on parasiitsed vooluringi elemendid kõikjal. Pole tähtis, kui lihtne või ideaalne takistuselement on, see tuleb ikkagi pakendada ja trükkplaadile joota ning tulemuseks on parasiitsed elemendid. Sama kehtib iga teise komponendi kohta: kui see on pakendatud ja plaadile joodetud, on parasiitsed elemendid olemas.
Kristallid
Raadiosageduse (RF) olemus seisneb kõrgsagedussignaalide manipuleerimises nii, et need edastaksid informatsiooni, kuid enne manipuleerimist peame selle genereerima. Nagu ka teist tüüpi vooluringides, on kristallid stabiilse sagedusreferentsi genereerimise põhivahend.
Digitaal- ja segasignaalide disainis on aga sageli nii, et kristallidel põhinevad vooluringid ei vaja tegelikult kristalli täpsust ja seetõttu on kristalli valikul lihtne hooletu olla. RF-vooluringil seevastu võivad olla ranged sagedusnõuded ja see nõuab lisaks algsageduse täpsusele ka sageduse stabiilsust.
Tavalise kristalli võnkesagedus on tundlik temperatuurimuutuste suhtes. Sellest tulenev sageduse ebastabiilsus tekitab probleeme raadiosagedussüsteemidele, eriti süsteemidele, mis puutuvad kokku ümbritseva temperatuuri suurte kõikumistega. Seega võib süsteem vajada TCXO-d, st temperatuurikompenseeritud kristallostsillaatorit. Need seadmed sisaldavad vooluringi, mis kompenseerib kristalli sageduse muutusi:
Antennid
Antenn on passiivne komponent, mida kasutatakse raadiosagedusliku elektrisignaali muundamiseks elektromagnetkiirguseks (EMR) või vastupidi. Teiste komponentide ja juhtidega püüame minimeerida EMR-i mõjusid ning antennidega püüame optimeerida EMR-i genereerimist või vastuvõtmist vastavalt rakenduse vajadustele.
Antenniteadus pole kaugeltki lihtne. Konkreetse rakenduse jaoks optimaalse antenni valimise või kujundamise protsessi mõjutavad mitmed tegurid. AAC-l on kaks artiklit (klõpsake siin ja siin), mis pakuvad suurepärast sissejuhatust antennikontseptsioonidesse.
Kõrgemate sagedustega kaasnevad mitmesugused disainiprobleemid, kuigi süsteemi antenniosa võib sageduse suurenedes tegelikult vähem problemaatiliseks muutuda, kuna kõrgemad sagedused võimaldavad kasutada lühemaid antenne. Tänapäeval on tavaline kasutada kas "kiibiantenni", mis joodetakse trükkplaadile nagu tüüpilised pinnale kinnitatavad komponendid, või trükkplaadi antenni, mis luuakse spetsiaalselt disainitud juhtme lisamisega trükkplaadi paigutusse.
Kokkuvõte
Mõned komponendid on levinud ainult raadiosageduslikes rakendustes ja teisi tuleb nende mitteideaalse kõrgsagedusliku käitumise tõttu hoolikamalt valida ja rakendada.
Passiivkomponentidel on parasiitse induktiivsuse ja mahtuvuse tõttu mitteideaalne sageduskarakteristik.
RF-rakendused võivad vajada kristalle, mis on täpsemad ja/või stabiilsemad kui digitaalahelates tavaliselt kasutatavad kristallid.
Antennid on kriitilised komponendid, mis tuleb valida vastavalt raadiosagedussüsteemi omadustele ja nõuetele.
Si Chuan Keenlion Microwave pakub laia valikut kitsaribalisi ja lairiba konfiguratsioone, mis katavad sagedusi 0,5–50 GHz. Need on loodud käsitlema 10–30 vatti sisendvõimsust 50-oomise ülekandesüsteemiga. Kasutatakse mikroriba- või ribaliinikonstruktsioone, mis on optimeeritud parima jõudluse saavutamiseks.
Postituse aeg: 03.11.2022
