Osagai pasiboak RF zirkuituetan
Erresistentziak, kondentsadoreak, antenak... Ikasi RF sistemetan erabiltzen diren osagai pasiboei buruz.
RF sistemak ez dira funtsean desberdinak beste zirkuitu elektriko motetatik. Fisikaren lege berberak aplikatzen dira, eta, ondorioz, RF diseinuetan erabiltzen diren oinarrizko osagaiak zirkuitu digitaletan eta maiztasun baxuko zirkuitu analogikoetan ere aurkitzen dira.
Hala ere, RF diseinuak erronka eta helburu multzo berezia dakar, eta, ondorioz, osagaien ezaugarriek eta erabilerek arreta berezia eskatzen dute RFren testuinguruan jarduten dugunean. Gainera, zirkuitu integratu batzuek RF sistemetarako oso espezifikoak diren funtzionaltasunak betetzen dituzte; ez dira maiztasun baxuko zirkuituetan erabiltzen eta RF diseinu teknikekin esperientzia gutxi dutenek agian ez dituzte ondo ulertuko.
Osagaiak sailkatzen ditugu askotan aktibo edo pasibo gisa, eta ikuspegi hau berdin baliozkoa da RF arloan. Albisteak osagai pasiboak RF zirkuituekin lotuta aztertzen ditu, eta hurrengo orrialdeak osagai aktiboak jorratzen ditu.
Kondentsadoreak
Kondentsadore ideal batek funtzionalitate bera emango luke 1 Hz-ko seinale baterako eta 1 GHz-ko seinale baterako. Baina osagaiak ez dira inoiz idealak, eta kondentsadore baten ez-idealitateak nahiko esanguratsuak izan daitezke maiztasun altuetan.
“C” elementu parasito askoren artean lurperatuta dagoen kondentsadore idealari dagokio. Plaken arteko erresistentzia ez-infinitua (RD), serieko erresistentzia (RS), serieko induktantzia (LS) eta paraleloko kapazitantzia (CP) ditugu PCB plaken eta lur-planoaren artean (gainazaleko muntaketa-osagaiak suposatzen ari gara; gehiago honi buruz geroago).
Maiztasun handiko seinaleekin lan egiten dugunean ez-idealitate esanguratsuena induktantzia da. Kondentsadore baten inpedantzia etengabe gutxitzea espero dugu maiztasuna handitzen den heinean, baina induktantzia parasitoaren presentziak inpedantzia autoerresonantearen maiztasunean jaistea eta gero handitzen hastea eragiten du:
Erresistentziak, etab.
Erresistentziak ere arazoak sor ditzakete maiztasun altuetan, serieko induktantzia, paraleloko kapazitantzia eta PCB pad-ekin lotutako kapazitantzia tipikoa baitute.
Eta honek puntu garrantzitsu bat dakar: maiztasun altuekin lan egiten duzunean, zirkuitu-elementu parasitoak nonahi daude. Elementu erresistente bat zein sinplea edo ideala izan arren, PCB bati paketatu eta soldatu behar zaio, eta emaitza parasitoak dira. Gauza bera gertatzen da beste edozein osagairekin: paketatu eta plakari soldatuta badago, elementu parasitoak daude.
Kristalak
RF-ren funtsa maiztasun handiko seinaleak manipulatzea da, informazioa transmititu dezaten, baina manipulatu aurretik sortu behar ditugu. Beste zirkuitu mota batzuetan bezala, kristalak oinarrizko baliabideak dira maiztasun erreferentzia egonkor bat sortzeko.
Hala ere, diseinu digitalean eta seinale mistokoan, askotan gertatzen da kristalean oinarritutako zirkuituek ez dutela kristal batek eman dezakeen zehaztasuna behar, eta, ondorioz, erraza da kristalaren hautaketari dagokionez arduragabekeriaz jokatzea. RF zirkuitu batek, aldiz, maiztasun-eskakizun zorrotzak izan ditzake, eta horrek ez du soilik hasierako maiztasunaren zehaztasuna eskatzen, baita maiztasunaren egonkortasuna ere.
Kristal arrunt baten oszilazio-maiztasuna tenperatura-aldaketen aurrean sentikorra da. Ondorioz sortutako maiztasun-ezegonkortasunak arazoak sortzen ditu RF sistementzat, batez ere giro-tenperaturaren aldaketa handien eraginpean egongo diren sistementzat. Beraz, sistema batek TCXO bat behar izan dezake, hau da, tenperatura konpentsatutako kristal-osziladore bat. Gailu hauek kristalaren maiztasun-aldaketak konpentsatzen dituen zirkuitua dute:
Antenak
Antena osagai pasibo bat da, RF seinale elektriko bat erradiazio elektromagnetiko (EMR) bihurtzeko erabiltzen dena, edo alderantziz. Beste osagai eta eroale batzuekin EMRren efektuak minimizatzen saiatzen gara, eta antenekin EMRren sorrera edo harrera optimizatzen saiatzen gara aplikazioaren beharren arabera.
Antenen zientzia ez da batere erraza. Hainbat faktorek eragiten dute aplikazio jakin baterako antena egokiena aukeratzeko edo diseinatzeko prozesuan. AAC-k bi artikulu ditu (egin klik hemen eta hemen) antenen kontzeptuei sarrera bikaina eskaintzen dutenak.
Maiztasun altuagoek diseinu-erronka ugari dakartzate, nahiz eta sistemaren antena-zatiak arazo gutxiago izan dezakeen maiztasuna handitzen den heinean, maiztasun altuagoek antena laburragoak erabiltzea ahalbidetzen baitute. Gaur egun, ohikoa da "txip-antena" bat erabiltzea, PCB bati soldatzen zaiona, gainazaleko muntaketa-osagai tipikoak bezala, edo PCB antena bat erabiltzea, PCB diseinuan bereziki diseinatutako traza bat sartuz sortzen dena.
Laburpena
Osagai batzuk RF aplikazioetan bakarrik dira ohikoak, eta beste batzuk arreta handiagoz aukeratu eta inplementatu behar dira, maiztasun handiko portaera ez-ideala dutelako.
Osagai pasiboek maiztasun-erantzun ez-ideala erakusten dute induktantzia eta kapazitantzia parasitoen ondorioz.
RF aplikazioek zirkuitu digitaletan erabili ohi diren kristalak baino zehatzagoak eta/edo egonkorragoak diren kristalak behar izan ditzakete.
Antenak osagai kritikoak dira, eta RF sistema baten ezaugarrien eta eskakizunen arabera aukeratu behar dira.
Si Chuan Keenlion Mikrouhin-labeak banda estu eta banda zabaleko konfigurazioetan aukera zabala du, 0,5 eta 50 GHz arteko maiztasunak hartzen dituena. 50 ohm-ko transmisio-sistema batean 10 eta 30 watt arteko sarrera-potentzia kudeatzeko diseinatuta daude. Mikrostrip edo stripline diseinuak erabiltzen dira, eta errendimendu onena lortzeko optimizatuta daude.
Argitaratze data: 2022ko azaroaren 3a
