Tecnologia RF - Principio e applicazione del circuito di rf

1, che cosa è il circuito stampato RF?

La radiofrequenza è indicata come RF, la radiofrequenza è la scheda corrente di radiofrequenza, è un genere di abbreviazione dell'onda elettromagnetica a corrente alternata ad alta frequenza. La corrente alternata che cambia meno di 1000 volte al secondo è chiamata corrente a bassa frequenza, e che più di 1000 volte è chiamata corrente ad alta frequenza, e la radiofrequenza è una corrente ad alta frequenza.

Circuito RF si riferisce al circuito che elabora la lunghezza d'onda elettromagnetica del segnale nello stesso ordine di grandezza della dimensione del circuito o del dispositivo. In questo momento, a causa della relazione tra la dimensione del dispositivo e la dimensione del filo, il circuito deve essere affrontato dalla teoria dei parametri distribuiti. Questo tipo di circuito può essere considerato come circuito RF e non c'è requisito rigoroso sulla sua frequenza. Ad esempio, la linea di trasmissione AC a lunga distanza (50 o 60 Hz) a volte deve essere trattata dalla teoria RF.

2, principio e sviluppo del circuito RF

Il campo di applicazione più importante del circuito RF è la comunicazione wireless. La figura A è il diagramma a blocchi di un tipico sistema di comunicazione wireless. Quanto segue prende questo sistema come esempio per analizzare il ruolo del circuito RF nell'intero sistema di comunicazione wireless.

Figura A: diagramma a blocchi del sistema RF tipico

Questo è un modello di sistema del ricetrasmettitore di comunicazione wireless, che include il circuito del trasmettitore, il circuito del ricevitore e l'antenna di comunicazione. Questo ricetrasmettitore può essere utilizzato nella comunicazione personale e nella rete locale wireless. In questo sistema, la parte di elaborazione digitale è principalmente per elaborare il segnale digitale, compreso il campionamento, la compressione, la codifica, ecc., e poi attraverso il convertitore A / D in forma analogica in unità di circuito del segnale analogico.

Il circuito del segnale analogico è diviso in due parti: la parte trasmittente e la parte ricevente.

La funzione principale della parte trasmittente è: l'uscita del segnale analogico a bassa frequenza dalla conversione D-A e il vettore ad alta frequenza fornito dall'oscillatore locale sono convertiti in segnali di modulazione a radiofrequenza attraverso il mixer e i segnali di radiofrequenza sono irradiati nello spazio attraverso l'antenna. La funzione principale della parte ricevente è: il segnale di radiazione spaziale è accoppiato al circuito ricevente attraverso l'antenna, il segnale debole ricevuto è amplificato dall'amplificatore a basso rumore e il segnale di oscillazione locale è convertito in basso nel segnale contenente la componente del segnale IF attraverso il mixer. La funzione del filtro è quella di filtrare il segnale utile se, quindi inserire il convertitore A / D per convertirlo in segnale digitale e quindi inserire la parte di elaborazione digitale per l'elaborazione.

Successivamente, la composizione e le caratteristiche di un circuito RF generale saranno discusse per l'amplificatore a basso rumore (LNA) nel diagramma a blocchi della figura a.

La figura B mostra il diagramma del circuito di questo amplificatore, prendendo come esempio tga4506-sm della società TriQuint. Si noti che il segnale di ingresso viene immesso nel modulo amplificatore attraverso una rete di filtri abbinata. In generale, la struttura comune dell'emettitore del transistor è utilizzata nel modulo dell'amplificatore e la sua impedenza di ingresso deve corrispondere all'impedenza di uscita del filtro di fronte all'amplificatore a basso rumore, in modo da garantire la migliore potenza di trasmissione e il coefficiente di riflessione minimo. Questa corrispondenza è necessaria per la progettazione del circuito RF. Inoltre, l'impedenza di uscita del LNA deve corrispondere all'impedenza di ingresso del mixer sul retro, che può garantire che il segnale di uscita dell'amplificatore possa essere inserito nel mixer completamente e senza riflessione. Queste reti corrispondenti sono composte da linee microstrip e talvolta dispositivi passivi indipendenti. Tuttavia, le loro caratteristiche elettriche alle alte frequenze sono molto diverse da quelle alle basse frequenze. Si può anche vedere dalla figura che la linea microstrip è in realtà una striscia rivestita di rame con una certa lunghezza e larghezza e la linea microstrip è collegata con resistenza dello strato, condensatore e induttanza.

Figura B Struttura PCB tga4506-sm

Nella teoria dell'elettronica, quando la corrente scorre attraverso il conduttore, il campo magnetico si formerà intorno al conduttore; Quando la corrente alternata passa attraverso il conduttore, il campo elettromagnetico alternato si formerà intorno al conduttore, che è chiamato onda elettromagnetica.

Quando la frequenza dell'onda elettromagnetica è inferiore a 100kHz, l'onda elettromagnetica sarà assorbita dalla superficie e non può formare una trasmissione efficace. Tuttavia, quando la frequenza dell'onda elettromagnetica è superiore a 100kHz, l'onda elettromagnetica può diffondersi nell'aria e riflettere attraverso la ionosfera al bordo esterno dell'atmosfera per formare una capacità di trasmissione a lunga distanza. Chiamiamo l'onda elettromagnetica ad alta frequenza con capacità di trasmissione a lunga distanza come radiofrequenza. Il circuito ad alta frequenza è fondamentalmente composto da componenti passivi, componenti attivi e reti passive. Le caratteristiche di frequenza dei componenti utilizzati nel circuito ad alta frequenza sono diverse da quelle nel circuito a bassa frequenza. I componenti lineari passivi nel circuito ad alta frequenza sono principalmente resistore (condensatore), condensatore (condensatore) e induttore (condensatore).

Nel campo della tecnologia elettronica, le caratteristiche del circuito stampato RF sono diverse dal circuito stampato ordinario a bassa frequenza. La ragione principale è che le caratteristiche del circuito in condizioni di alta frequenza sono diverse da quelle in condizioni di bassa frequenza, quindi dobbiamo utilizzare la teoria del circuito di radiofrequenza per comprendere il principio di funzionamento del circuito di radiofrequenza. Ad alta frequenza, la capacità vaga e l'induttanza vaga hanno grande influenza sul circuito. L'induttanza vaga esiste nella connessione del conduttore e nell'induttanza interna del componente stesso. La capacità residua esiste tra i conduttori del circuito e tra i componenti e la terra. Nel circuito a bassa frequenza, questi parametri randagi hanno poco effetto sulle prestazioni del circuito. Con l'aumento della frequenza, l'influenza dei parametri randagi è sempre più grave. Nei primi ricevitori VHF Band TV, l'influenza della capacità vagante è così grande che non è più necessario aggiungere condensatori aggiuntivi.

Inoltre, c'è effetto della pelle nel circuito RF. A differenza della corrente continua, la corrente scorre attraverso l'intero conduttore in condizioni DC, mentre scorre sulla superficie del conduttore ad alta frequenza. Di conseguenza, la resistenza AC ad alta frequenza è maggiore della resistenza DC.

Un altro problema nel circuito stampato ad alta frequenza è l'effetto della radiazione elettromagnetica. Man mano che la frequenza aumenta, il circuito diventa un radiatore quando la lunghezza d'onda è paragonabile alla dimensione del circuito 12. In questo momento, ci saranno vari effetti di accoppiamento tra circuiti, tra circuiti e ambiente esterno, che porta a molti problemi di interferenza. Questi problemi sono spesso irrilevanti alle basse frequenze.

Con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione, la frequenza delle apparecchiature di comunicazione sta aumentando giorno dopo giorno. I circuiti di radiofrequenza (RF) e microonde (MW) sono ampiamente utilizzati nei sistemi di comunicazione. La progettazione di circuiti ad alta frequenza è stata prestata particolare attenzione dall'industria. I nuovi dispositivi a semiconduttore fanno sì che i sistemi digitali ad alta velocità e i sistemi analogici ad alta frequenza continuino ad espandersi. La frequenza portante del sistema di identificazione a radiofrequenza a microonde (RFID) è 915MHz e 2450MHz; la frequenza portante del sistema di posizionamento globale (GPS) è 1227.60mhz e 1575.42MHz; il circuito RF nel sistema di comunicazione personale funziona a 1.9GHz e può essere integrato nel terminale di comunicazione personale con dimensioni più piccole; 4GHz uplink è incluso nel sistema di comunicazione di trasmissione satellitare a banda C Link di comunicazione e 6GHz Link di comunicazione downlink. Di solito, la frequenza operativa di questi circuiti è superiore a 1GHz e con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione, questa tendenza continuerà. Tuttavia, ha bisogno non solo di attrezzature e dispositivi speciali, ma anche di conoscenze teoriche e di esperienza pratica che non sono utilizzati nei circuiti DC e bassa frequenza.