Passive komponenter i RF-kredsløb
Modstande, kondensatorer, antenner... Lær om passive komponenter, der bruges i RF-systemer.
RF-systemer er ikke fundamentalt forskellige fra andre typer elektriske kredsløb. De samme fysiklove gælder, og derfor findes de grundlæggende komponenter, der anvendes i RF-design, også i digitale kredsløb og lavfrekvente analoge kredsløb.
RF-design indebærer imidlertid et unikt sæt udfordringer og mål, og derfor kræver komponenternes egenskaber og anvendelser særlige overvejelser, når vi opererer i RF-kontekst. Derudover udfører nogle integrerede kredsløb funktionalitet, der er meget specifik for RF-systemer – de bruges ikke i lavfrekvente kredsløb og er muligvis ikke godt forstået af dem, der har begrænset erfaring med RF-designteknikker.
Vi kategoriserer ofte komponenter som enten aktive eller passive, og denne tilgang er lige så gyldig inden for RF-området. Nyhederne diskuterer passive komponenter specifikt i forhold til RF-kredsløb, og den næste side dækker aktive komponenter.
Kondensatorer
En ideel kondensator ville give præcis den samme funktionalitet for et 1 Hz signal og et 1 GHz signal. Men komponenter er aldrig ideelle, og en kondensators manglende idealer kan være ret betydelige ved høje frekvenser.
"C" svarer til den ideelle kondensator, der er begravet blandt så mange parasitiske elementer. Vi har en ikke-uendelig modstand mellem pladerne (RD), seriemodstand (RS), serieinduktans (LS) og parallelkapacitans (CP) mellem printpladerne og jordplanet (vi antager overflademonterede komponenter; mere om dette senere).
Den mest betydningsfulde ikke-idealitet, når vi arbejder med højfrekvente signaler, er induktansen. Vi forventer, at impedansen af en kondensator vil falde uendeligt, når frekvensen stiger, men tilstedeværelsen af den parasitiske induktans får impedansen til at falde ved den selvresonante frekvens og derefter begynde at stige:
Modstande m.fl.
Selv modstande kan være problematiske ved høje frekvenser, fordi de har serieinduktans, parallelkapacitans og den typiske kapacitans forbundet med printplader.
Og dette bringer et vigtigt punkt frem: Når man arbejder med høje frekvenser, er der parasitiske kredsløbselementer overalt. Uanset hvor simpelt eller ideelt et resistivt element er, skal det stadig pakkes og loddes til et printkort, og resultatet er parasitter. Det samme gælder for enhver anden komponent: hvis den er pakket og loddet til printkortet, er der parasitiske elementer til stede.
Krystaller
Essensen af RF er at manipulere højfrekvente signaler, så de formidler information, men før vi manipulerer, er vi nødt til at generere. Som i andre typer kredsløb er krystaller et grundlæggende middel til at generere en stabil frekvensreference.
I digitalt og blandet signaldesign er det imidlertid ofte tilfældet, at krystalbaserede kredsløb faktisk ikke kræver den præcision, som en krystal kan give, og derfor er det let at blive uforsigtig med hensyn til krystalvalg. Et RF-kredsløb kan derimod have strenge frekvenskrav, og dette kræver ikke kun indledende frekvenspræcision, men også frekvensstabilitet.
Oscillationsfrekvensen for en almindelig krystal er følsom over for temperaturvariationer. Den resulterende frekvensustabilitet skaber problemer for RF-systemer, især systemer, der vil blive udsat for store variationer i omgivelsestemperaturen. Derfor kan et system kræve en TCXO, dvs. en temperaturkompenseret krystaloscillator. Disse enheder inkorporerer kredsløb, der kompenserer for krystallens frekvensvariationer:
Antenner
En antenne er en passiv komponent, der bruges til at konvertere et RF-elektrisk signal til elektromagnetisk stråling (EMR) eller omvendt. Med andre komponenter og ledere forsøger vi at minimere virkningerne af EMR, og med antenner forsøger vi at optimere genereringen eller modtagelsen af EMR i forhold til applikationens behov.
Antennevidenskab er på ingen måde enkel. Forskellige faktorer påvirker processen med at vælge eller designe en antenne, der er optimal til en bestemt anvendelse. AAC har to artikler (klik her og her), der giver en fremragende introduktion til antennekoncepter.
Højere frekvenser ledsages af forskellige designudfordringer, selvom antennedelen af systemet faktisk kan blive mindre problematisk, når frekvensen stiger, fordi højere frekvenser tillader brugen af kortere antenner. I dag er det almindeligt at bruge enten en "chipantenne", som er loddet til et printkort ligesom typiske overflademonterede komponenter, eller en printkortantenne, som er skabt ved at inkorporere et specialdesignet spor i printkortlayoutet.
Oversigt
Nogle komponenter er kun almindelige i RF-applikationer, og andre skal vælges og implementeres mere omhyggeligt på grund af deres ikke-ideelle højfrekvente opførsel.
Passive komponenter udviser ikke-ideel frekvensrespons som følge af parasitisk induktans og kapacitans.
RF-applikationer kan kræve krystaller, der er mere præcise og/eller stabile end krystaller, der almindeligvis anvendes i digitale kredsløb.
Antenner er kritiske komponenter, der skal vælges i henhold til et RF-systems egenskaber og krav.
Si Chuan Keenlion Mikrobølgeovne tilbyder et stort udvalg i smalbånds- og bredbåndskonfigurationer, der dækker frekvenser fra 0,5 til 50 GHz. De er designet til at håndtere en indgangseffekt fra 10 til 30 watt i et 50 ohm transmissionssystem. Mikrostrip- eller stripline-designs anvendes og er optimeret til den bedste ydeevne.
Opslagstidspunkt: 3. november 2022
