Technique RF - Principes et applications des cartes de circuits RF

1, qu'est - ce qu'un circuit imprimé RF?

RF abréviation de RF, RF est la plaque de courant de radiofréquence, est une abréviation pour une onde électromagnétique alternative à haute fréquence. Un courant alternatif qui varie moins de 1000 fois par seconde est appelé courant basse fréquence et plus de 1000 fois est appelé courant haute fréquence, la radiofréquence étant un tel courant haute fréquence.

Un circuit RF est un circuit qui traite la longueur d'onde électromagnétique d'un signal du même ordre de grandeur que la taille d'un circuit ou d'un dispositif. A ce stade, il est nécessaire de traiter le circuit avec la théorie des paramètres de distribution en raison de la relation entre la taille du dispositif et la taille du fil. Un tel circuit peut être considéré comme un circuit radiofréquence, sans exigence stricte de sa fréquence. Par example, une ligne de transmission alternative (50 ou 60 hertz) émettant sur de longues distances doit parfois être traitée par la théorie des radiofréquences.

2, principe et développement de la carte de circuit RF

Le domaine d'application le plus important des circuits RF est celui des communications sans fil. La figure A est un schéma bloc d'un système de communication sans fil typique. Le rôle des circuits radiofréquences dans l'ensemble du système de communication sans fil est analysé ci - après à l'aide de ce système à titre d'exemple.

Figure A: schéma bloc d'un système RF typique

Il s ` agit d ` un modèle de système d ` émetteur - récepteur de communication sans fil qui comprend un circuit émetteur, un circuit récepteur et une antenne de communication. Cet émetteur - récepteur peut être utilisé aussi bien pour les communications personnelles que pour les réseaux locaux sans fil. Dans ce système, la partie traitement numérique consiste principalement à traiter le signal numérique, y compris l'échantillonnage, la compression, le codage, etc., puis à convertir la forme analogique en une unité de circuit de signal analogique au moyen d'un convertisseur A / n.

Le circuit de signal analogique est divisé en deux parties: une partie émission et une partie réception.

Les fonctions principales de la partie émission sont: la conversion du signal analogique basse fréquence issu de la conversion D - A et de la porteuse haute fréquence fournie par l'oscillateur local en un signal de modulation radiofréquence par l'intermédiaire d'un mélangeur et le rayonnement du signal radiofréquence dans l'espace par l'intermédiaire d'une antenne. Les fonctions principales de la partie réception sont les suivantes: le signal de rayonnement spatial est couplé au circuit de réception par l'intermédiaire d'une antenne, le signal faible reçu est amplifié par un amplificateur à faible bruit et le signal oscillant local est transformé en un signal contenant les composantes du signal à fréquence intermédiaire par l'intermédiaire d'un mélangeur. La fonction du filtre est de filtrer le signal si utile, puis d'entrer dans le convertisseur A / N pour le convertir en un signal numérique, puis d'entrer dans la Section de traitement numérique pour le traitement.

La composition et les caractéristiques du circuit RF universel de l'amplificateur à faible bruit (LNA) seront ensuite discutées dans le schéma bloc de la figure A.

La figure B montre le schéma de circuit de cet amplificateur, en prenant comme exemple le tga4506 SM de la société triquint. Il est à noter que le signal d'entrée est introduit dans le module amplificateur par l'intermédiaire d'un réseau de filtres adaptés; en général, on utilise dans le module amplificateur une structure de conductivité de transistors dont l'impédance d'entrée doit être adaptée à l'impédance de sortie du filtre devant l'amplificateur à faible bruit pour assurer une puissance d'émission optimale et un coefficient de réflexion minimal. Cette adaptation est nécessaire pour la conception du circuit RF. De plus, l'impédance de sortie du LNA doit être adaptée à l'impédance d'entrée du mélangeur arrière, ce qui permet d'assurer que le signal de sortie de l'amplificateur puisse être introduit dans le mélangeur sans réflexion. Ces réseaux d'adaptation sont constitués de lignes microruban et de dispositifs passifs parfois indépendants. Cependant, leurs propriétés électriques aux hautes fréquences sont très différentes de celles aux basses fréquences. On voit également sur la figure que la ligne microruban est en fait une gaine de cuivre d'une certaine longueur et largeur, la ligne microruban étant reliée à une résistance en forme de lame, à un condensateur et à une inductance.

Figure B tga4506 SM mise en page PCB

Dans la théorie de l'électronique, un champ magnétique se forme autour d'un conducteur lorsqu'un courant électrique le traverse; Lorsqu'un courant alternatif traverse un conducteur, un champ électromagnétique alternatif, appelé onde électromagnétique, se forme autour du conducteur.

Lorsque la fréquence des ondes électromagnétiques est inférieure à 100 kHz, elles sont absorbées par la surface et ne peuvent pas former de transmission efficace. Cependant, lorsque la fréquence des ondes électromagnétiques est supérieure à 100 kHz, elles peuvent voyager dans l'air et se refléter à travers l'ionosphère à la périphérie extérieure de l'atmosphère, créant une capacité de transmission à longue distance. Nous appelons les ondes électromagnétiques à haute fréquence avec la capacité de transmission à longue distance RF. Le circuit haute fréquence est essentiellement constitué d'un élément passif, d'un élément actif et d'un réseau passif. Les caractéristiques fréquentielles des éléments utilisés dans les circuits haute fréquence sont différentes de celles des éléments utilisés dans les circuits basse fréquence. Les éléments linéaires passifs dans les circuits haute fréquence sont principalement résistifs (capacitifs), capacitifs (capacitifs) et inductifs (capacitifs).

Dans le domaine de la technologie électronique, les caractéristiques d'une carte de circuit radiofréquence diffèrent de celles d'une carte de circuit basse fréquence ordinaire. La raison principale est que les caractéristiques du circuit dans les conditions de haute fréquence sont différentes de celles dans les conditions de basse fréquence, nous devons donc utiliser la théorie des circuits RF pour comprendre le fonctionnement des circuits RF. Aux hautes fréquences, la capacité parasite et l'inductance parasite ont une grande influence sur le circuit. Les inductances parasites existent dans les connexions de conducteurs et dans la Self - inductance interne des éléments eux - mêmes. Des capacités parasites existent entre les conducteurs du circuit et entre les éléments et la masse. Dans un circuit basse fréquence, ces paramètres parasites ont peu d'impact sur les performances du circuit. À mesure que la fréquence augmente, l'influence des paramètres parasites devient de plus en plus grave. Dans les premiers récepteurs de télévision en bande VHF, l'effet de la capacité parasite était si important qu'il n'était plus nécessaire d'ajouter des condensateurs supplémentaires.

En outre, il existe un effet de chimiotaxie dans les circuits RF. Contrairement au courant continu, le courant circule à travers tout le conducteur dans des conditions de courant continu, tandis qu'il circule à haute fréquence à la surface du conducteur. Il en résulte que la résistance AC haute fréquence est supérieure à la résistance DC.

Un autre problème avec les cartes à haute fréquence est l'effet du rayonnement électromagnétique. Au fur et à mesure que la fréquence augmente, le circuit devient un radiateur lorsque la longueur d'onde est comparable à la taille du circuit 12. A ce moment, divers effets de couplage se produisent entre les circuits, entre les circuits et l'environnement extérieur, ce qui entraîne de nombreux problèmes d'interférence. Ces problèmes sont souvent sans importance à basse fréquence.

Avec le développement des technologies de communication, la fréquence des appareils de communication augmente de plus en plus. Les circuits de radiofréquence (RF) et de micro - ondes (MW) sont largement utilisés dans les systèmes de communication. La conception des circuits haute fréquence a toujours fait l'objet d'une attention particulière de la part de l'industrie. Les nouveaux dispositifs semi - conducteurs permettent une expansion continue des systèmes numériques à haute vitesse et des systèmes analogiques à haute fréquence. Les fréquences porteuses du système d'identification par radiofréquence (RFID) à micro - ondes sont de 915 MHz et 2450 MHz; Les fréquences porteuses du système de positionnement global (GPS) sont respectivement 1227,60 MHz et 1575,42 MHz; Le circuit radiofréquence dans le système de communication personnelle fonctionne à une fréquence de 1,9 GHz et peut être intégré dans un terminal de communication personnelle de plus petit volume; La liaison montante de 4 GHz est incluse dans la liaison de communication du système de communication de radiodiffusion par satellite en bande C et la liaison de communication descendante de 6 GHz. En général, ces circuits fonctionnent à des fréquences supérieures à 1 GHz et cette tendance se poursuivra avec le développement des technologies de communication. Cependant, il nécessite non seulement des équipements et des dispositifs spéciaux, mais aussi des connaissances théoriques et une expérience pratique qui ne sont pas disponibles dans les circuits DC et basse fréquence.