Passiv Komponenten an HF-Schaltkreesser
Widderstänn, Kondensatoren, Antennen. . . . Léiert iwwer passiv Komponenten, déi an HF-Systemer benotzt ginn.
HF-Systemer ënnerscheede sech net fundamental vun aneren Zorte vun elektresche Schaltkreesser. Déiselwecht Physikgesetzer gëllen, an dofir fënnt een déi grondleeënd Komponenten, déi an HF-Designen benotzt ginn, och an digitale Schaltkreesser an analoge Schaltkreesser mat niddereger Frequenz.
Wéi och ëmmer, RF-Design bréngt eng eenzegaarteg Rei vun Erausfuerderungen an Ziler mat sech, an dofir erfuerderen d'Charakteristiken an d'Benotzung vu Komponenten eng speziell Berécksiichtegung, wa mir am Kontext vun RF schaffen. Ausserdeem hunn e puer integréiert Schaltunge Funktionalitéiten, déi ganz spezifesch fir RF-Systemer sinn - si ginn net a Nidderfrequenzschaltunge benotzt a kënne vu Leit, déi wéineg Erfahrung mat RF-Designtechniken hunn, net gutt verstanen ginn.
Mir kategoriséieren Komponenten dacks entweder als aktiv oder passiv, an dës Approche ass gläichermoossen gëlteg am Beräich vun der HF. D'Noriichten diskutéieren passiv Komponenten speziell a Bezuch op HF-Schaltkreesser, an déi nächst Säit behandelt aktiv Komponenten.
Kondensatoren
En ideale Kondensator géif genau déiselwecht Funktionalitéit fir en 1 Hz Signal an en 1 GHz Signal ubidden. Mä Komponenten sinn ni ideal, an d'Net-Idealitéite vun engem Kondensator kënne bei héije Frequenzen zimlech bedeitend sinn.
„C“ entsprécht dem ideale Kondensator, deen tëscht sou vill parasitären Elementer verstoppt ass. Mir hunn en net-onendleche Widderstand tëscht de Placken (RD), e Seriewidderstand (RS), eng Serieninduktivitéit (LS) an eng Parallelkapazitéit (CP) tëscht de PCB-Pads an der Masseplang (mir huelen un, datt et sech ëm Uewerflächenmontage-Komponenten handelt; méi dozou spéider).
Déi bedeitendst Net-Idealitéit wann mir mat Héichfrequenzsignaler schaffen, ass d'Induktivitéit. Mir erwaarden, datt d'Impedanz vun engem Kondensator onendlech erofgeet wann d'Frequenz eropgeet, awer d'Präsenz vun der parasitärer Induktivitéit bewierkt, datt d'Impedanz bei der Selbstresonanzfrequenz erofgeet an dann ufänkt ze klammen:
Widerstand, et al.
Och Widderstänn kënne bei héije Frequenzen problematesch sinn, well se Serieninduktivitéit, Parallelkapazitanz an déi typesch Kapazitéit hunn, déi mat PCB-Pads verbonne ass.
An dat bréngt e wichtege Punkt op d'Been: wann ee mat héije Frequenzen schafft, sinn iwwerall parasitär Schaltungselementer. Egal wéi einfach oder ideal e resistivt Element ass, et muss ëmmer nach verpackt a geléit ginn op eng PCB, an d'Resultat ass Parasiter. Datselwecht gëllt fir all aner Komponent: wann et verpackt a geléit ass op d'Platform, sinn parasitär Elementer präsent.
Kristaller
D'Essenz vun HF ass d'Manipulatioun vun Héichfrequenzsignaler, sou datt se Informatioune vermëttelen, awer ier mir manipuléieren, musse mir generéieren. Wéi an aneren Zorte vu Schaltungen sinn Kristaller e fundamentalt Mëttel fir eng stabil Frequenzreferenz ze generéieren.
Wéi och ëmmer, am digitalen an am Mixed-Signal-Design ass et dacks de Fall, datt kristallbaséiert Schaltungen tatsächlech net déi Präzisioun erfuerderen, déi e Kristall liwwere kann, an dofir ass et einfach, bei der Kristallauswiel onvirsiichteg ze sinn. En HF-Schaltung kann dogéint streng Frequenzufuerderungen hunn, an dat erfuerdert net nëmmen eng initial Frequenzpräzisioun, mä och eng Frequenzstabilitéit.
D'Oszillatiounsfrequenz vun engem normale Kristall ass empfindlech op Temperaturschwankungen. Déi resultéierend Frequenzinstabilitéit erstellt Problemer fir HF-Systemer, besonnesch fir Systemer, déi groussen Schwankungen an der Ëmgéigungstemperatur ausgesat sinn. Dofir kann e System en TCXO brauchen, also en temperaturkompenséierte Kristalloszillator. Dës Apparater enthalen Schaltungen, déi d'Frequenzschwankungen vum Kristall kompenséieren:
Antennen
Eng Antenn ass eng passiv Komponent, déi benotzt gëtt fir en elektrescht HF-Signal an elektromagnetesch Stralung (EMR) ëmzewandelen, oder ëmgekéiert. Mat anere Komponenten a Leiter versiche mir d'Auswierkunge vun EMR ze minimiséieren, a mat Antennen versiche mir d'Generatioun oder den Empfang vun EMR am Bezuch op d'Bedierfnesser vun der Applikatioun ze optimiséieren.
Antennewëssenschaft ass guer net einfach. Verschidde Faktoren beaflossen de Prozess vun der Auswiel oder dem Design vun enger Antenn, déi optimal fir eng bestëmmt Applikatioun ass. AAC huet zwee Artikelen (klickt hei an hei), déi eng exzellent Aféierung an Antennekonzepter bidden.
Méi héich Frequenzen gi mat verschiddenen Design-Erausfuerderungen begleet, obwuel den Antenndeel vum System tatsächlech manner problematesch ka ginn, wa méi héich Frequenzen d'Benotzung vu méi kuerzen Antennen erlaben. Hautdesdaags ass et üblech, entweder eng "Chipantenn" ze benotzen, déi wéi typesch Uewerflächenmontagekomponenten un eng PCB geléit gëtt, oder eng PCB-Antenn, déi duerch d'Integratioun vun engem speziell entwéckelte Spur an de PCB-Layout erstallt gëtt.
Resumé
Verschidde Komponenten sinn nëmmen an RF-Applikatiounen heefeg, anerer musse méi virsiichteg ausgewielt an ëmgesat ginn wéinst hirem netidealen Héichfrequentverhalen.
Passiv Komponenten weisen eng netideal Frequenzgang als Resultat vun der parasitärer Induktivitéit a Kapazitéit op.
HF-Uwendungen kënnen Kristaller erfuerderen, déi méi genee an/oder stabil sinn ewéi Kristaller, déi üblech an digitale Schaltunge benotzt ginn.
Antennen si kritesch Komponenten, déi no de Charakteristiken an Ufuerderunge vun engem HF-System ausgewielt musse ginn.
Si Chuan Keenlion Mikrowellen hunn eng grouss Auswiel u Schmalband- a Breitbandkonfiguratiounen, déi Frequenzen vun 0,5 bis 50 GHz ofdecken. Si sinn entwéckelt fir eng Inputleistung vun 10 bis 30 Watt an engem 50-Ohm-Transmissiounssystem ze handhaben. Mikrostrip- oder Stripline-Designen ginn benotzt an fir déi bescht Leeschtung optimiséiert.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 03. November 2022
