Components passius en circuits de radiofreqüència
Resistències, condensadors, antenes... Aprèn sobre els components passius utilitzats en sistemes de radiofreqüència.
Els sistemes de radiofreqüència (RF) no són fonamentalment diferents d'altres tipus de circuits elèctrics. S'apliquen les mateixes lleis de la física i, en conseqüència, els components bàsics utilitzats en els dissenys de RF també es troben en circuits digitals i circuits analògics de baixa freqüència.
Tanmateix, el disseny de radiofreqüència (RF) implica un conjunt únic de reptes i objectius, i en conseqüència les característiques i els usos dels components requereixen una consideració especial quan operem en el context de la RF. A més, alguns circuits integrats realitzen una funcionalitat molt específica dels sistemes de RF: no s'utilitzen en circuits de baixa freqüència i potser no els entenen bé aquells que tenen poca experiència amb les tècniques de disseny de RF.
Sovint classifiquem els components com a actius o passius, i aquest plantejament és igualment vàlid en l'àmbit de la radiofreqüència. La notícia tracta els components passius específicament en relació amb els circuits de radiofreqüència, i la pàgina següent tracta els components actius.
Condensadors
Un condensador ideal proporcionaria exactament la mateixa funcionalitat per a un senyal d'1 Hz i un senyal d'1 GHz. Però els components mai són ideals, i les no-idealitats d'un condensador poden ser força significatives a altes freqüències.
«C» correspon al condensador ideal que està enterrat entre tants elements paràsits. Tenim resistència no infinita entre les plaques (RD), resistència en sèrie (RS), inductància en sèrie (LS) i capacitança en paral·lel (CP) entre els pads de la PCB i el pla de terra (suposem components de muntatge superficial; més sobre això més endavant).
La no idealitat més significativa quan treballem amb senyals d'alta freqüència és la inductància. Esperem que la impedància d'un condensador disminueixi sense parar a mesura que augmenta la freqüència, però la presència de la inductància paràsita fa que la impedància baixi a la freqüència autoresonant i després comenci a augmentar:
Resistències, etc.
Fins i tot les resistències poden ser problemàtiques a altes freqüències, perquè tenen inductància en sèrie, capacitança en paral·lel i la capacitança típica associada amb els pads de PCB.
I això ens porta a un punt important: quan es treballa amb altes freqüències, els elements de circuit paràsits són a tot arreu. No importa com de simple o ideal sigui un element resistiu, encara cal que s'empaqueta i es soldi a una placa de circuit imprès, i el resultat són elements paràsits. El mateix s'aplica a qualsevol altre component: si està empaquetat i soldat a la placa, hi ha elements paràsits presents.
Cristalls
L'essència de la radiofreqüència (RF) és manipular senyals d'alta freqüència perquè transmetin informació, però abans de manipular-los cal generar-los. Com en altres tipus de circuits, els cristalls són un mitjà fonamental per generar una referència de freqüència estable.
Tanmateix, en el disseny digital i de senyal mixt, sovint passa que els circuits basats en cristalls no requereixen la precisió que un cristall pot proporcionar i, en conseqüència, és fàcil descuidar la selecció del cristall. Un circuit de radiofreqüència, en canvi, pot tenir requisits de freqüència estrictes, i això requereix no només precisió de freqüència inicial, sinó també estabilitat de freqüència.
La freqüència d'oscil·lació d'un cristall ordinari és sensible a les variacions de temperatura. La inestabilitat de freqüència resultant crea problemes per als sistemes de radiofreqüència, especialment els sistemes que estaran exposats a grans variacions de temperatura ambient. Per tant, un sistema pot requerir un TCXO, és a dir, un oscil·lador de cristall amb compensació de temperatura. Aquests dispositius incorporen circuits que compensen les variacions de freqüència del cristall:
Antenes
Una antena és un component passiu que s'utilitza per convertir un senyal elèctric de radiofreqüència (RF) en radiació electromagnètica (EMR), o viceversa. Amb altres components i conductors intentem minimitzar els efectes de la EMR, i amb les antenes intentem optimitzar la generació o recepció de la EMR respecte a les necessitats de l'aplicació.
La ciència de les antenes no és gens senzilla. Diversos factors influeixen en el procés d'elecció o disseny d'una antena òptima per a una aplicació concreta. L'AAC té dos articles (feu clic aquí i aquí) que proporcionen una excel·lent introducció als conceptes d'antena.
Les freqüències més altes comporten diversos reptes de disseny, tot i que la part de l'antena del sistema pot esdevenir menys problemàtica a mesura que augmenta la freqüència, perquè les freqüències més altes permeten l'ús d'antenes més curtes. Avui dia és comú utilitzar una "antena de xip", que es solda a una placa de circuit imprès com els components típics de muntatge superficial, o una antena de placa de circuit imprès, que es crea incorporant una traça especialment dissenyada a la disposició de la placa de circuit imprès.
Resum
Alguns components són comuns només en aplicacions de RF, i d'altres s'han de triar i implementar amb més cura a causa del seu comportament no ideal a alta freqüència.
Els components passius presenten una resposta de freqüència no ideal com a resultat de la inductància i la capacitància paràsites.
Les aplicacions de radiofreqüència poden requerir cristalls més precisos i/o estables que els cristalls que s'utilitzen habitualment en circuits digitals.
Les antenes són components crítics que s'han de triar segons les característiques i els requisits d'un sistema de radiofreqüència.
Si Chuan Keenlion Microwave ofereix una àmplia selecció en configuracions de banda estreta i banda ampla, que cobreixen freqüències de 0,5 a 50 GHz. Estan dissenyats per gestionar una potència d'entrada de 10 a 30 watts en un sistema de transmissió de 50 ohms. S'utilitzen dissenys de microstrip o stripline, optimitzats per obtenir el millor rendiment.
Data de publicació: 03 de novembre de 2022
