Пассивные компоненты в радиочастотных цепях
Резисторы, конденсаторы, Антенны. . . . Узнайте о пассивных компонентах, используемых в радиочастотных системах.
ВЧ-системы принципиально не отличаются от других типов электрических цепей. Применяются те же законы физики, и, следовательно, основные компоненты, используемые в радиочастотных конструкциях, также встречаются в цифровых схемах и низкочастотных аналоговых схемах.
Однако проектирование радиочастот включает в себя уникальный набор задач и целей, и, следовательно, характеристики и использование компонентов требуют особого внимания, когда мы работаем в контексте радиочастот. Кроме того, некоторые интегральные схемы выполняют функции, весьма специфичные для радиочастотных систем: они не используются в низкочастотных схемах и могут быть непонятны тем, у кого мало опыта в методах радиочастотного проектирования.
Мы часто делим компоненты на активные и пассивные, и этот подход в равной степени справедлив и в сфере радиочастот. В новостях пассивные компоненты обсуждаются конкретно применительно к радиочастотным цепям, а на следующей странице — активные компоненты.
Конденсаторы
Идеальный конденсатор будет обеспечивать одинаковую функциональность для сигнала частотой 1 Гц и сигнала частотой 1 ГГц. Но компоненты никогда не бывают идеальными, а неидеальность конденсатора может быть весьма значительной на высоких частотах.
«C» соответствует идеальному конденсатору, спрятанному среди множества паразитных элементов. У нас есть небесконечное сопротивление между пластинами (RD), последовательное сопротивление (RS), последовательная индуктивность (LS) и параллельная емкость (CP) между контактными площадками печатной платы и плоскостью заземления (мы предполагаем компоненты для поверхностного монтажа; подробнее об этом позже).
Наиболее существенной неидеальностью 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 падает на собственной резонансной частоте, а затем начинает увеличиваться:
Резисторы и др.
Даже резисторы могут создавать проблемы на высоких частотах, поскольку они имеют последовательную индуктивность, параллельную емкость и типичную емкость, свойственную контактным площадкам печатной платы.
И это поднимает важный момент: когда вы работаете с высокими частотами, паразитные элементы схемы присутствуют повсюду. Каким бы простым или идеальным ни был резистивный элемент, его все равно нужно упаковать и припаять к печатной плате, а в результате получаются паразиты. То же самое касается и любого другого компонента: если он упакован и припаян к плате, то в нем присутствуют паразитные элементы.
Кристаллы
Суть RF заключается в манипулировании высокочастотными сигналами, чтобы они передавали информацию, но прежде чем манипулировать, нам нужно сгенерировать. Как и в других типах схем, кристаллы являются основным средством создания стабильной опорной частоты.
Однако в цифровых конструкциях и схемах со смешанными сигналами часто бывает так, что схемы на основе кристаллов на самом деле не требуют точности, которую может обеспечить кристалл, и, следовательно, легко проявить небрежность в отношении выбора кристалла. ВЧ-схема, напротив, может иметь строгие требования к частоте, а это требует не только начальной точности частоты, но и стабильности частоты.
Частота колебаний обычного кристалла чувствительна к изменениям температуры. Возникающая в результате нестабильность частоты создает проблемы для радиочастотных систем, особенно систем, которые будут подвергаться сильным колебаниям температуры окружающей среды. Таким образом, системе может потребоваться TCXO, т.е. кварцевый генератор с температурной компенсацией. Эти устройства включают в себя схему, которая компенсирует изменения частоты кристалла:
Антенны
Антенна — это пассивный компонент, который используется для преобразования радиочастотного электрического сигнала в электромагнитное излучение (ЭМИ) или наоборот. С помощью других компонентов и проводников мы пытаемся минимизировать воздействие ЭМИ, а с помощью антенн мы пытаемся оптимизировать генерацию или прием ЭМИ в соответствии с потребностями приложения.
Антенная наука ни в коем случае не проста. На процесс выбора или проектирования антенны, оптимальной для конкретного применения, влияют различные факторы. В AAC есть две статьи (нажмите здесь и здесь), которые представляют собой отличное введение в концепции антенн.
Более высокие частоты сопровождаются различными проблемами проектирования, хотя антенная часть системы на самом деле может стать менее проблематичной по мере увеличения частоты, поскольку более высокие частоты позволяют использовать более короткие антенны. В настоящее время принято использовать либо «чип-антенну», которая припаивается к печатной плате, как типичные компоненты для поверхностного монтажа, либо антенну для печатной платы, которая создается путем включения специально разработанной дорожки в разводку печатной платы.
Краткое содержание
Некоторые компоненты распространены только в радиочастотных приложениях, а другие необходимо выбирать и реализовывать более тщательно из-за их неидеального поведения на высоких частотах.
Пассивные компоненты демонстрируют неидеальную частотную характеристику из-за паразитной индуктивности и емкости.
Для радиочастотных приложений могут потребоваться кристаллы, которые являются более точными и/или стабильными, чем кристаллы, обычно используемые в цифровых схемах.
Антенны являются важнейшими компонентами, которые необходимо выбирать в соответствии с характеристиками и требованиями радиочастотной системы.
Si Chuan Keenlion Microwave большой выбор в узкополосной и широкополосной конфигурациях, охватывающий 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 конструкции, оптимизированные для достижения наилучших характеристик.
Время публикации: 03 ноября 2022 г.
