Linh kiện thụ động trong mạch RF
Điện trở, tụ điện, Ăng-ten. . . . Tìm hiểu về các linh kiện thụ động được sử dụng trong hệ thống RF.
Hệ thống RF về cơ bản không khác biệt so với các loại mạch điện khác. Các định luật vật lý tương tự cũng được áp dụng, và do đó các thành phần cơ bản được sử dụng trong thiết kế RF cũng có trong mạch kỹ thuật số và mạch tương tự tần số thấp.
Tuy nhiên, thiết kế RF bao gồm một loạt thách thức và mục tiêu riêng, do đó đặc điểm và công dụng của các linh kiện cần được xem xét đặc biệt khi vận hành trong bối cảnh RF. Ngoài ra, một số mạch tích hợp thực hiện chức năng rất chuyên biệt cho hệ thống RF—chúng không được sử dụng trong các mạch tần số thấp và có thể khó hiểu đối với những người ít kinh nghiệm về kỹ thuật thiết kế RF.
Chúng ta thường phân loại linh kiện thành linh kiện chủ động hoặc linh kiện thụ động, và cách tiếp cận này cũng đúng trong lĩnh vực RF. Tin tức thảo luận về linh kiện thụ động, đặc biệt liên quan đến mạch RF, và trang tiếp theo sẽ đề cập đến linh kiện chủ động.
Tụ điện
Một tụ điện lý tưởng sẽ cung cấp cùng chức năng cho tín hiệu 1 Hz và tín hiệu 1 GHz. Tuy nhiên, linh kiện không bao giờ lý tưởng, và tính không lý tưởng của tụ điện có thể khá đáng kể ở tần số cao.
“C” tương ứng với tụ điện lý tưởng được chôn vùi giữa rất nhiều phần tử ký sinh. Chúng ta có điện trở không vô hạn giữa các tấm (RD), điện trở nối tiếp (RS), độ tự cảm nối tiếp (LS) và điện dung song song (CP) giữa các miếng đệm PCB và mặt đất (chúng ta đang giả định các linh kiện gắn trên bề mặt; sẽ nói thêm về điều này sau).
Tính không lý tưởng quan trọng nhất khi làm việc với tín hiệu tần số cao là độ tự cảm. Chúng ta kỳ vọng trở kháng của tụ điện sẽ giảm liên tục khi tần số tăng, nhưng sự hiện diện của độ tự cảm ký sinh khiến trở kháng giảm xuống ở tần số tự cộng hưởng rồi bắt đầu tăng:
Điện trở, v.v.
Ngay cả điện trở cũng có thể gây ra sự cố ở tần số cao vì chúng có độ tự cảm nối tiếp, điện dung song song và điện dung điển hình liên quan đến miếng đệm PCB.
Điều này gợi ra một điểm quan trọng: khi bạn làm việc với tần số cao, các linh kiện mạch ký sinh có mặt ở khắp mọi nơi. Dù linh kiện điện trở có đơn giản hay lý tưởng đến đâu, nó vẫn cần được đóng gói và hàn vào PCB, và kết quả là linh kiện ký sinh. Điều tương tự cũng áp dụng cho bất kỳ linh kiện nào khác: nếu nó được đóng gói và hàn vào bo mạch, các linh kiện ký sinh sẽ hiện diện.
Tinh thể
Bản chất của RF là thao tác các tín hiệu tần số cao để truyền tải thông tin, nhưng trước khi thao tác, chúng ta cần tạo ra tín hiệu. Giống như các loại mạch khác, tinh thể là phương tiện cơ bản để tạo ra tần số tham chiếu ổn định.
Tuy nhiên, trong thiết kế kỹ thuật số và tín hiệu hỗn hợp, các mạch dựa trên tinh thể thường không yêu cầu độ chính xác mà tinh thể có thể cung cấp, và do đó, việc lựa chọn tinh thể rất dễ bị thiếu cẩn thận. Ngược lại, mạch RF có thể có các yêu cầu nghiêm ngặt về tần số, và điều này không chỉ đòi hỏi độ chính xác tần số ban đầu mà còn cả độ ổn định tần số.
Tần số dao động của tinh thể thông thường rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Sự bất ổn định tần số do đó gây ra các vấn đề cho hệ thống RF, đặc biệt là các hệ thống chịu sự thay đổi lớn về nhiệt độ môi trường. Do đó, một hệ thống có thể cần đến TCXO, tức là một bộ dao động tinh thể bù nhiệt độ. Các thiết bị này tích hợp mạch bù cho sự thay đổi tần số của tinh thể:
Ăng-ten
Ăng-ten là một linh kiện thụ động được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu điện RF thành bức xạ điện từ (EMR), hoặc ngược lại. Với các linh kiện và dây dẫn khác, chúng tôi cố gắng giảm thiểu tác động của EMR, và với ăng-ten, chúng tôi cố gắng tối ưu hóa việc tạo ra hoặc thu nhận EMR theo nhu cầu của ứng dụng.
Khoa học về ăng-ten không hề đơn giản. Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn hoặc thiết kế ăng-ten tối ưu cho một ứng dụng cụ thể. AAC có hai bài viết (nhấp vào đây và đây) cung cấp phần giới thiệu tuyệt vời về các khái niệm ăng-ten.
Tần số cao hơn đi kèm với nhiều thách thức về thiết kế, mặc dù phần ăng-ten của hệ thống thực sự có thể trở nên ít vấn đề hơn khi tần số tăng, vì tần số cao hơn cho phép sử dụng ăng-ten ngắn hơn. Ngày nay, người ta thường sử dụng "ăng-ten chip", được hàn vào PCB như các linh kiện gắn trên bề mặt thông thường, hoặc ăng-ten PCB, được tạo ra bằng cách tích hợp một đường mạch được thiết kế đặc biệt vào bố cục PCB.
Bản tóm tắt
Một số thành phần chỉ phổ biến trong các ứng dụng RF, còn một số khác phải được lựa chọn và triển khai cẩn thận hơn do tính chất không lý tưởng của chúng ở tần số cao.
Các thành phần thụ động thể hiện đáp ứng tần số không lý tưởng do độ tự cảm và điện dung ký sinh.
Các ứng dụng RF có thể yêu cầu tinh thể chính xác hơn và/hoặc ổn định hơn so với tinh thể thường được sử dụng trong mạch kỹ thuật số.
Ăng-ten là thành phần quan trọng phải được lựa chọn theo đặc điểm và yêu cầu của hệ thống RF.
Lò vi sóng Si Chuan Keenlion có nhiều lựa chọn cấu hình băng tần hẹp và băng thông rộng, bao phủ tần số từ 0,5 đến 50 GHz. Chúng được thiết kế để xử lý công suất đầu vào từ 10 đến 30 watt trong hệ thống truyền dẫn 50 ohm. Thiết kế vi dải hoặc dải được sử dụng và tối ưu hóa để đạt hiệu suất tốt nhất.
Thời gian đăng: 03-11-2022
