Nyheter

Passiva komponenter i RF-kretsar 

Motstånd, kondensatorer, antenner... Lär dig om passiva komponenter som används i RF-system.

RF-system skiljer sig inte fundamentalt från andra typer av elektriska kretsar. Samma fysiklagar gäller, och följaktligen finns de grundläggande komponenterna som används i RF-konstruktioner även i digitala kretsar och lågfrekventa analoga kretsar.

RF-design innebär dock en unik uppsättning utmaningar och mål, och följaktligen kräver komponenternas egenskaper och användningsområden särskild hänsyn när vi arbetar i RF-sammanhang. Dessutom utför vissa integrerade kretsar funktioner som är mycket specifika för RF-system – de används inte i lågfrekventa kretsar och kanske inte är väl förstådda av dem som har liten erfarenhet av RF-designtekniker.

Vi kategoriserar ofta komponenter som antingen aktiva eller passiva, och detta tillvägagångssätt är lika giltigt inom RF-området. Nyheterna diskuterar passiva komponenter specifikt i relation till RF-kretsar, och nästa sida behandlar aktiva komponenter.

Kondensatorer

En ideal kondensator skulle ge exakt samma funktionalitet för en 1 Hz-signal och en 1 GHz-signal. Men komponenter är aldrig idealiska, och en kondensators icke-idealiteter kan vara ganska betydande vid höga frekvenser.

"C" motsvarar den ideala kondensatorn som är begravd bland så många parasitelement. Vi har oändlig resistans mellan plattorna (RD), serieresistans (RS), serieinduktans (LS) och parallellkapacitans (CP) mellan kretskortsplattorna och jordplanet (vi antar ytmonterade komponenter; mer om detta senare).

Den viktigaste icke-idealiteten när vi arbetar med högfrekventa signaler är induktansen. Vi förväntar oss att impedansen hos en kondensator ska minska oändligt när frekvensen ökar, men närvaron av den parasitiska induktansen gör att impedansen sjunker vid den självresonanta frekvensen och sedan börjar öka:

Motstånd, m.fl.

Även motstånd kan vara problematiska vid höga frekvenser, eftersom de har serieinduktans, parallellkapacitans och den typiska kapacitansen som är förknippad med PCB-plattor.

Och detta leder till en viktig punkt: när man arbetar med höga frekvenser finns parasitiska kretselement överallt. Oavsett hur enkelt eller idealiskt ett resistivt element är, måste det fortfarande paketeras och lödas fast på ett kretskort, och resultatet är parasiter. Detsamma gäller för alla andra komponenter: om de är paketerade och lödda fast på kortet finns parasitiska element närvarande.

Kristaller

Kärnan i RF är att manipulera högfrekventa signaler så att de förmedlar information, men innan vi manipulerar måste vi generera. Precis som i andra typer av kretsar är kristaller ett grundläggande sätt att generera en stabil frekvensreferens.

I digital och blandsignalsdesign är det dock ofta så att kristallbaserade kretsar faktiskt inte kräver den precision som en kristall kan ge, och följaktligen är det lätt att bli slarvig när det gäller kristallvalet. En RF-krets kan däremot ha strikta frekvenskrav, och detta kräver inte bara initial frekvensprecision utan även frekvensstabilitet.

Oscillationsfrekvensen hos en vanlig kristall är känslig för temperaturvariationer. Den resulterande frekvensinstabiliteten skapar problem för RF-system, särskilt system som kommer att utsättas för stora variationer i omgivningstemperaturen. Därför kan ett system kräva en TCXO, dvs. en temperaturkompenserad kristalloscillator. Dessa enheter innehåller kretsar som kompenserar för kristallens frekvensvariationer:

Antenner

En antenn är en passiv komponent som används för att omvandla en RF-elektrisk signal till elektromagnetisk strålning (EMR), eller vice versa. Med andra komponenter och ledare försöker vi minimera effekterna av EMR, och med antenner försöker vi optimera genereringen eller mottagningen av EMR med avseende på applikationens behov.

Antennvetenskap är inte på något sätt enkel. Olika faktorer påverkar processen att välja eller designa en antenn som är optimal för en viss tillämpning. AAC har två artiklar (klicka här och här) som ger en utmärkt introduktion till antennkoncept.

Högre frekvenser åtföljs av olika designutmaningar, även om antenndelen av systemet faktiskt kan bli mindre problematisk när frekvensen ökar, eftersom högre frekvenser möjliggör användning av kortare antenner. Numera är det vanligt att använda antingen en "chipantenn", som är fastlödd på ett kretskort likt typiska ytmonterade komponenter, eller en kretskortsantenn, som skapas genom att införliva ett specialdesignat spår i kretskortslayouten.

Sammanfattning

Vissa komponenter är endast vanliga i RF-applikationer, och andra måste väljas och implementeras mer noggrant på grund av deras oideala högfrekvensbeteende.

Passiva komponenter uppvisar icke-ideal frekvensrespons som ett resultat av parasitisk induktans och kapacitans.

RF-tillämpningar kan kräva kristaller som är mer exakta och/eller stabila än kristaller som vanligtvis används i digitala kretsar.

Antenner är kritiska komponenter som måste väljas utifrån egenskaperna och kraven hos ett RF-system.

Si Chuan Keenlion-mikrovågsugnar erbjuder ett stort urval i smalbands- och bredbandskonfigurationer, som täcker frekvenser från 0,5 till 50 GHz. De är konstruerade för att hantera 10 till 30 watt ingångseffekt i ett 50-ohms överföringssystem. Mikrostrip- eller stripline-konstruktioner används och är optimerade för bästa prestanda.

Vi kan även anpassa de passiva RF-komponenterna efter dina behov. Du kan gå in på anpassningssidan för att ange de specifikationer du behöver.