Zprávy

Pasivní součástky ve RF obvodech 

Rezistory, kondenzátory, antény... Seznamte se s pasivními součástkami používanými ve RF systémech.

VF systémy se zásadně neliší od jiných typů elektrických obvodů. Platí pro ně stejné fyzikální zákony, a proto se základní součástky používané v RF návrzích nacházejí i v digitálních obvodech a nízkofrekvenčních analogových obvodech.

Návrh rádiových zařízení však s sebou nese jedinečnou sadu výzev a cílů, a proto si vlastnosti a použití součástek vyžaduje zvláštní pozornost, když pracujeme v kontextu rádiových zařízení. Některé integrované obvody také vykonávají funkce, které jsou vysoce specifické pro rádiové systémy – nepoužívají se v nízkofrekvenčních obvodech a nemusí jim dobře rozumět ti, kteří mají málo zkušeností s technikami návrhu rádiových zařízení.

Součástky často kategorizujeme jako aktivní nebo pasivní a tento přístup platí stejně i v oblasti rádiových sítí (RF). Tato zpráva se zabývá pasivními součástkami konkrétně ve vztahu k rádiovým obvodům a další stránka se zabývá aktivními součástkami.

Kondenzátory

Ideální kondenzátor by poskytoval naprosto stejnou funkčnost pro signál 1 Hz i signál 1 GHz. Součástky však nikdy nejsou ideální a neideálnosti kondenzátoru mohou být při vysokých frekvencích poměrně značné.

„C“ odpovídá ideálnímu kondenzátoru, který je skrytý mezi mnoha parazitními prvky. Mezi deskami plošných spojů (RD) máme nenekonečný odpor, sériový odpor (RS), sériovou indukčnost (LS) a paralelní kapacitu (CP) mezi kontakty na desce plošných spojů a zemní plochou (předpokládáme povrchově montované součástky; více o tom později).

Nejvýznamnější neidealitou při práci s vysokofrekvenčními signály je indukčnost. Očekáváme, že impedance kondenzátoru bude s rostoucí frekvencí nekonečně klesat, ale přítomnost parazitní indukčnosti způsobí, že impedance na vlastní rezonanční frekvenci klesá a poté začíná růst:

Rezistory a kol.

Dokonce i rezistory mohou být problematické při vysokých frekvencích, protože mají sériovou indukčnost, paralelní kapacitu a typickou kapacitu spojenou s kontakty na deskách plošných spojů.

A to nás vede k důležitému bodu: když pracujete s vysokými frekvencemi, parazitní obvodové prvky jsou všude. Bez ohledu na to, jak jednoduchý nebo ideální je odporový prvek, stále je třeba jej zabalit a připájet k desce plošných spojů, a výsledkem jsou parazitní prvky. Totéž platí pro jakoukoli jinou součástku: pokud je zabalena a připájena k desce, parazitní prvky jsou přítomny.

Krystaly

Podstatou vysokofrekvenčních signálů je manipulace s vysokofrekvenčními signály tak, aby přenášely informace, ale než je manipulujeme, musíme je generovat. Stejně jako u jiných typů obvodů jsou krystaly základním prostředkem pro generování stabilní frekvenční reference.

V digitálním a smíšeném návrhu signálů se však často stává, že obvody založené na krystalech ve skutečnosti nevyžadují takovou přesnost, jakou krystal dokáže poskytnout, a proto je snadné se při výběru krystalu zanedbat. VF obvod naopak může mít přísné frekvenční požadavky, což vyžaduje nejen počáteční přesnost frekvence, ale také frekvenční stabilitu.

Frekvence kmitání běžného krystalu je citlivá na změny teploty. Výsledná frekvenční nestabilita vytváří problémy pro RF systémy, zejména pro systémy, které budou vystaveny velkým změnám okolní teploty. Systém proto může vyžadovat TCXO, tj. teplotně kompenzovaný krystalový oscilátor. Tato zařízení obsahují obvody, které kompenzují změny frekvence krystalu:

Antény

Anténa je pasivní součástka, která se používá k převodu vysokofrekvenčního elektrického signálu na elektromagnetické záření (EMR) nebo naopak. U jiných součástek a vodičů se snažíme minimalizovat účinky EMR a u antén se snažíme optimalizovat generování nebo příjem EMR s ohledem na potřeby aplikace.

Věda o anténách není v žádném případě jednoduchá. Proces výběru nebo návrhu antény, která je optimální pro konkrétní aplikaci, ovlivňuje řada faktorů. AAC má dva články (klikněte zde a zde), které poskytují vynikající úvod do konceptů antén.

Vyšší frekvence jsou doprovázeny různými konstrukčními problémy, ačkoli anténní část systému se může s rostoucí frekvencí ve skutečnosti stát méně problematickou, protože vyšší frekvence umožňují použití kratších antén. V dnešní době je běžné používat buď „čipovou anténu“, která je připájena k desce plošných spojů jako typické součástky pro povrchovou montáž, nebo anténu na desce plošných spojů, která je vytvořena začleněním speciálně navrženého vodiče do rozvržení desky plošných spojů.

Shrnutí

Některé součástky jsou běžné pouze ve vysokofrekvenčních aplikacích a jiné musí být vybírány a implementovány pečlivěji kvůli jejich neideálnímu chování při vysokých frekvencích.

Pasivní součástky vykazují neideální frekvenční odezvu v důsledku parazitní indukčnosti a kapacity.

VF aplikace mohou vyžadovat krystaly, které jsou přesnější a/nebo stabilnější než krystaly běžně používané v digitálních obvodech.

Antény jsou kritické komponenty, které musí být vybrány podle charakteristik a požadavků RF systému.

Mikrovlnné systémy Si Chuan Keenlion nabízejí široký výběr úzkopásmových a širokopásmových konfigurací, pokrývajících frekvence od 0,5 do 50 GHz. Jsou navrženy pro zpracování vstupního výkonu od 10 do 30 wattů v 50ohmovém přenosovém systému. Používají se mikropáskové nebo páskové provedení, optimalizované pro nejlepší výkon.

Můžeme také upravit pasivní RF součástky podle vašich požadavků. Můžete vstoupit na stránku pro přizpůsobení a zadat požadované specifikace.