Новости

Пассивные компоненты в радиочастотных схемах 

Резисторы, конденсаторы, антенны… Узнайте о пассивных компонентах, используемых в радиочастотных системах.

Радиочастотные системы принципиально не отличаются от других типов электрических цепей. Действуют те же законы физики, и, следовательно, основные компоненты, используемые в радиочастотных схемах, также встречаются в цифровых схемах и низкочастотных аналоговых схемах.

Однако проектирование радиочастотных систем сопряжено с уникальным набором проблем и задач, и, следовательно, характеристики и области применения компонентов требуют особого внимания при работе в контексте радиочастот. Кроме того, некоторые интегральные схемы выполняют функции, которые являются узкоспециализированными для радиочастотных систем — они не используются в низкочастотных схемах и могут быть плохо понятны тем, кто имеет небольшой опыт в методах проектирования радиочастотных устройств.

Мы часто классифицируем компоненты как активные или пассивные, и этот подход в равной степени применим и в области радиочастот. В новостях обсуждаются пассивные компоненты в контексте радиочастотных схем, а на следующей странице рассматриваются активные компоненты.

Конденсаторы

Идеальный конденсатор должен обеспечивать совершенно одинаковую функциональность как для сигнала частотой 1 Гц, так и для сигнала частотой 1 ГГц. Но компоненты никогда не бывают идеальными, и неидеальности конденсатора могут быть весьма существенными на высоких частотах.

«C» соответствует идеальному конденсатору, который находится среди множества паразитных элементов. У нас есть не бесконечное сопротивление между пластинами (RD), последовательное сопротивление (RS), последовательная индуктивность (LS) и параллельная емкость (CP) между контактными площадками печатной платы и заземляющей плоскостью (мы предполагаем использование компонентов поверхностного монтажа; подробнее об этом позже).

Наиболее существенным неидеальным фактором при работе с высокочастотными сигналами является индуктивность. Мы ожидаем, что импеданс конденсатора будет бесконечно уменьшаться с увеличением частоты, но наличие паразитной индуктивности приводит к тому, что импеданс резко падает на собственной резонансной частоте, а затем начинает увеличиваться:

Резисторы и др.

Даже резисторы могут создавать проблемы на высоких частотах, поскольку они обладают последовательной индуктивностью, параллельной емкостью и типичной емкостью, характерной для контактных площадок печатных плат.

И это подводит нас к важному моменту: при работе с высокими частотами паразитные элементы схемы присутствуют повсюду. Каким бы простым или идеальным ни был резистивный элемент, его все равно необходимо упаковать и припаять к печатной плате, и результатом являются паразитные элементы. То же самое относится и к любому другому компоненту: если он упакован и припаян к плате, паразитные элементы присутствуют.

Кристаллы

Суть радиочастотной техники заключается в манипулировании высокочастотными сигналами для передачи информации, но прежде чем манипулировать ими, необходимо их генерировать. Как и в других типах схем, кварцевые резонаторы являются фундаментальным средством генерации стабильного опорного сигнала частоты.

Однако в цифровом и смешанном проектировании часто бывает так, что схемы на основе кварцевых резонаторов на самом деле не требуют той точности, которую может обеспечить кварц, и, следовательно, легко допустить ошибку в выборе кварцевого резонатора. В отличие от этого, радиочастотная схема может иметь строгие требования к частоте, и это требует не только начальной точности частоты, но и стабильности частоты.

Частота колебаний обычного кварцевого резонатора чувствительна к колебаниям температуры. Возникающая в результате нестабильность частоты создает проблемы для радиочастотных систем, особенно для систем, которые будут подвергаться значительным колебаниям температуры окружающей среды. Таким образом, системе может потребоваться термокомпенсированный кварцевый генератор (TCXO). Эти устройства включают в себя схемы, компенсирующие колебания частоты кварцевого резонатора:

Антенны

Антенна — это пассивный компонент, используемый для преобразования радиочастотного электрического сигнала в электромагнитное излучение (ЭМИ) или наоборот. В случае с другими компонентами и проводниками мы стремимся минимизировать влияние ЭМИ, а в случае с антеннами — оптимизировать генерацию или прием ЭМИ в соответствии с потребностями приложения.

Антенная наука отнюдь не проста. На процесс выбора или проектирования оптимальной антенны для конкретного применения влияют различные факторы. На сайте AAC есть две статьи (ссылка здесь и здесь), которые представляют собой отличное введение в концепции антенн.

Повышение частоты сопряжено с различными проблемами проектирования, хотя антенная часть системы может стать менее проблематичной по мере увеличения частоты, поскольку более высокие частоты позволяют использовать более короткие антенны. В настоящее время обычно используется либо «чиповая антенна», которая припаивается к печатной плате, как обычные компоненты поверхностного монтажа, либо антенна на печатной плате, которая создается путем включения специально разработанной дорожки в разводку печатной платы.

Краткое содержание

Некоторые компоненты используются исключительно в радиочастотных приложениях, а другие требуют более тщательного выбора и внедрения из-за их неидеальных характеристик на высоких частотах.

Пассивные компоненты демонстрируют неидеальную частотную характеристику в результате паразитной индуктивности и емкости.

Для радиочастотных приложений могут потребоваться кварцевые резонаторы, более точные и/или стабильные, чем те, которые обычно используются в цифровых схемах.

Антенны — это важнейшие компоненты, выбор которых должен соответствовать характеристикам и требованиям радиочастотной системы.

Компания Si Chuan Keenlion Microwave предлагает широкий выбор узкополосных и широкополосных конфигураций, охватывающих частоты от 0,5 до 50 ГГц. Они рассчитаны на входную мощность от 10 до 30 Вт в системе передачи с сопротивлением 50 Ом. Используются микрополосковые или полосковые линии, оптимизированные для достижения наилучших характеристик.

Мы также можем изготовить пассивные радиочастотные компоненты на заказ в соответствии с вашими требованиями. Вы можете перейти на страницу настройки и указать необходимые вам характеристики.