Správy

Pasívne komponenty vo RF obvodoch 

Rezistory, kondenzátory, antény... Získajte informácie o pasívnych súčiastkach používaných vo RF systémoch.

Rádiofrekvenčné systémy sa zásadne nelíšia od iných typov elektrických obvodov. Platia rovnaké fyzikálne zákony, a preto sa základné komponenty používané v rádiofrekvenčných konštrukciách nachádzajú aj v digitálnych obvodoch a nízkofrekvenčných analógových obvodoch.

Návrh rádiofrekvenčných systémov však so sebou prináša jedinečný súbor výziev a cieľov, a preto si charakteristiky a použitie komponentov vyžadujú osobitnú pozornosť, keď pracujeme v kontexte rádiofrekvenčných systémov. Niektoré integrované obvody tiež vykonávajú funkcie, ktoré sú vysoko špecifické pre rádiofrekvenčné systémy – nepoužívajú sa v nízkofrekvenčných obvodoch a tí, ktorí majú málo skúseností s technikami návrhu rádiofrekvenčných systémov, im nemusia dobre rozumieť.

Súčiastky často kategorizujeme ako aktívne alebo pasívne a tento prístup platí rovnako aj v oblasti rádiových frekvencií. Táto správa sa zaoberá pasívnymi súčiastkami konkrétne vo vzťahu k rádiovým obvodom a ďalšia strana sa venuje aktívnym súčiastkam.

Kondenzátory

Ideálny kondenzátor by poskytoval úplne rovnakú funkčnosť pre signál 1 Hz aj signál 1 GHz. Súčiastky však nikdy nie sú ideálne a nedokonalosti kondenzátora môžu byť pri vysokých frekvenciách dosť významné.

„C“ zodpovedá ideálnemu kondenzátoru, ktorý je ukrytý medzi toľkými parazitickými prvkami. Máme nenekonečný odpor medzi doskami (RD), sériový odpor (RS), sériovú indukčnosť (LS) a paralelnú kapacitu (CP) medzi kontaktmi na doske plošných spojov a uzemňovacou rovinou (predpokladáme povrchovo montované súčiastky; viac o tom neskôr).

Najvýznamnejšou neidealitou pri práci s vysokofrekvenčnými signálmi je indukčnosť. Očakávame, že impedancia kondenzátora bude s rastúcou frekvenciou nekonečne klesať, ale prítomnosť parazitnej indukčnosti spôsobí, že impedancia klesne na vlastnej rezonančnej frekvencii a potom začne rásť:

Rezistory a kol.

Dokonca aj rezistory môžu byť problematické pri vysokých frekvenciách, pretože majú sériovú indukčnosť, paralelnú kapacitu a typickú kapacitu spojenú s kontaktmi na doskách plošných spojov.

A to prináša dôležitý bod: pri práci s vysokými frekvenciami sú parazitické obvodové prvky všade. Bez ohľadu na to, aký jednoduchý alebo ideálny je odporový prvok, stále ho treba zabaliť a prispájkovať na dosku plošných spojov, a výsledkom sú parazitické prvky. To isté platí pre akýkoľvek iný komponent: ak je zabalený a prispájkovaný na dosku, parazitické prvky sú prítomné.

Kryštály

Podstatou RF je manipulácia s vysokofrekvenčnými signálmi tak, aby prenášali informácie, ale predtým, ako manipulujeme, musíme ich generovať. Rovnako ako v iných typoch obvodov, kryštály sú základným prostriedkom na generovanie stabilnej frekvenčnej referencie.

Avšak v digitálnom a zmiešanom návrhu signálov sa často stáva, že obvody založené na kryštáloch v skutočnosti nevyžadujú presnosť, ktorú kryštál dokáže poskytnúť, a preto je ľahké byť neopatrný, pokiaľ ide o výber kryštálu. RF obvod môže mať naopak prísne frekvenčné požiadavky, a to si vyžaduje nielen počiatočnú presnosť frekvencie, ale aj frekvenčnú stabilitu.

Frekvencia oscilácií bežného kryštálu je citlivá na zmeny teploty. Výsledná frekvenčná nestabilita vytvára problémy pre RF systémy, najmä pre systémy, ktoré budú vystavené veľkým zmenám teploty okolia. Systém preto môže vyžadovať TCXO, t. j. teplotne kompenzovaný kryštálový oscilátor. Tieto zariadenia obsahujú obvody, ktoré kompenzujú zmeny frekvencie kryštálu:

Antény

Anténa je pasívny komponent, ktorý sa používa na premenu vysokofrekvenčného elektrického signálu na elektromagnetické žiarenie (EMR) alebo naopak. S inými komponentmi a vodičmi sa snažíme minimalizovať účinky EMR a s anténami sa snažíme optimalizovať generovanie alebo príjem EMR s ohľadom na potreby aplikácie.

Veda o anténach nie je v žiadnom prípade jednoduchá. Proces výberu alebo návrhu antény, ktorá je optimálna pre konkrétnu aplikáciu, ovplyvňuje množstvo faktorov. AAC má dva články (kliknite sem a sem), ktoré poskytujú vynikajúci úvod do konceptov antén.

Vyššie frekvencie sú sprevádzané rôznymi konštrukčnými problémami, hoci anténna časť systému sa môže v skutočnosti stať menej problematickou so zvyšujúcou sa frekvenciou, pretože vyššie frekvencie umožňujú použitie kratších antén. V súčasnosti je bežné používať buď „čipovú anténu“, ktorá sa prispájkuje na dosku plošných spojov ako typické súčiastky na povrchovú montáž, alebo anténu na doske plošných spojov, ktorá sa vytvorí začlenením špeciálne navrhnutého vodiča do rozloženia dosky plošných spojov.

Zhrnutie

Niektoré komponenty sú bežné iba vo RF aplikáciách a iné musia byť vybrané a implementované starostlivejšie kvôli ich neideálnemu správaniu pri vysokých frekvenciách.

Pasívne komponenty vykazujú neideálnu frekvenčnú odozvu v dôsledku parazitnej indukčnosti a kapacity.

RF aplikácie môžu vyžadovať kryštály, ktoré sú presnejšie a/alebo stabilnejšie ako kryštály bežne používané v digitálnych obvodoch.

Antény sú kritické komponenty, ktoré musia byť vybrané podľa charakteristík a požiadaviek RF systému.

Mikrovlnné rúry Si Chuan Keenlion ponúkajú široký výber úzkopásmových a širokopásmových konfigurácií, pokrývajúcich frekvencie od 0,5 do 50 GHz. Sú navrhnuté tak, aby zvládli vstupný výkon od 10 do 30 wattov v 50-ohmovom prenosovom systéme. Používajú sa mikropáskové alebo páskové konštrukcie, ktoré sú optimalizované pre najlepší výkon.

Pasívne vysokofrekvenčné komponenty vieme tiež prispôsobiť vašim požiadavkám. Môžete prejsť na stránku prispôsobenia a zadať potrebné špecifikácie.