Teknologi Microwave - Prinsip dan aplikasi papan sirkuit RF

1, Apa papan sirkuit RF?

Frekuensi radio dikatakan sebagai RF, frekuensi radio adalah papan semasa frekuensi radio, ia adalah jenis frekuensi tinggi mengubah perubahan gelombang elektromagnetik semasa. Semasa mengubah yang berubah kurang dari 1000 kali per saat dipanggil semasa frekuensi rendah, dan yang lebih dari 1000 kali dipanggil semasa frekuensi tinggi, dan frekuensi radio adalah semasa frekuensi tinggi.

Sirkuit RF merujuk kepada sirkuit yang memproses panjang gelombang elektromagnetik isyarat dalam tertib ukuran yang sama dengan saiz sirkuit atau peranti. Pada masa ini, kerana hubungan antara saiz peranti dan saiz wayar, sirkuit perlu ditangani oleh teori parameter yang disebarkan. Sirkuit semacam ini boleh dianggap sebagai sirkuit RF, dan tidak ada keperluan ketat pada frekuensinya. Contohnya, garis transmisi AC jarak jauh (50 atau 60 Hz) kadang-kadang perlu ditangani oleh teori RF.

2, Prinsip dan pembangunan papan sirkuit RF

Medan aplikasi paling penting litar RF adalah komunikasi tanpa wayar. Figur A ialah diagram blok bagi sistem komunikasi tanpa wayar biasa. Berikut mengambil sistem ini sebagai contoh untuk menganalisis peran sirkuit RF dalam seluruh sistem komunikasi tanpa wayar.

Figur A: diagram blok sistem RF tipik

Ini adalah model sistem penerima komunikasi tanpa wayar, yang termasuk sirkuit penerima, sirkuit penerima dan antena komunikasi. Penerima ini boleh digunakan dalam komunikasi peribadi dan rangkaian kawasan setempat tanpa wayar. Dalam sistem ini, bahagian pemprosesan digital adalah terutamanya untuk memproses isyarat digital, termasuk pemampatan, pemampatan, pengekodan, dll., dan kemudian melalui penukar A/D menjadi bentuk analog ke unit sirkuit isyarat analog.

Sirkuit isyarat analog dibahagi kepada dua bahagian: bahagian yang menghantar dan bahagian yang menerima.

Fungsi utama bahagian penghantar ialah: output isyarat analog frekuensi rendah dari penukaran D-A dan pembawa frekuensi tinggi yang disediakan oleh oscilator setempat ditukar ke isyarat modulasi frekuensi radio melalui campuran, dan isyarat frekuensi radio diterangkan ke ruang melalui antena. Fungsi utama bahagian penerima ialah: isyarat radiasi ruang disertai dengan sirkuit penerima melalui antena, isyarat lemah diterima ditambah oleh penambah bunyi rendah, dan isyarat oscilasi setempat ditukar ke dalam isyarat yang mengandungi komponen isyarat IF melalui campuran. Fungsi penapis adalah untuk menapis keluar yang berguna jika isyarat, kemudian masukkan penukar A/D untuk menukarnya ke isyarat digital, dan kemudian masukkan bahagian pemprosesan digital untuk pemprosesan.

Kemudian, komposisi dan ciri-ciri sirkuit RF umum akan dibahas untuk penyampai bunyi rendah (LNA) dalam diagram blok bagi figur a.

Figure B menunjukkan diagram papan sirkuit amplifier ini, mengambil tga4506-sm syarikat TriQuint sebagai contoh. Perhatikan bahawa isyarat input adalah input ke modul penyampai melalui rangkaian penapis yang sepadan. Secara umum, struktur pemancar biasa bagi transistor digunakan dalam modul penyampai, dan impedance input mesti sepadan dengan impedance output penapis di hadapan penyampai bunyi rendah, untuk memastikan kuasa pemancaran terbaik dan koeficien refleksi minimum. Perpadanan ini diperlukan untuk desain sirkuit RF. Selain itu, impedance output LNA mesti sepadan dengan impedance input mixer pada hujung belakang, yang boleh memastikan isyarat output amplifier boleh dimasukkan ke dalam mixer sepenuhnya dan tanpa refleksi. Rangkaian yang sepadan ini terdiri dari garis microstrip dan kadang-kadang peranti pasif independen. Namun, ciri-ciri elektrik mereka pada frekuensi tinggi agak berbeza dari yang pada frekuensi rendah. Ia juga boleh dilihat dari gambar bahawa garis microstrip sebenarnya adalah garis lapisan tembaga dengan panjang dan lebar tertentu, dan garis microstrip tersambung dengan resistor helaian, kondensator dan induktan.

Bentangan PCB tga4506-sm Figure B

Dalam teori elektronik, apabila arus mengalir melalui konduktor, medan magnetik akan membentuk sekitar konduktor; apabila arus bertukar melewati konduktor, medan elektromagnetik bertukar akan membentuk disekitar konduktor, yang dipanggil gelombang elektromagnetik.

Apabila frekuensi gelombang elektromagnetik lebih rendah dari 100kHz, gelombang elektromagnetik akan diserap oleh permukaan, dan tidak dapat membentuk transmisi yang efektif. Namun, apabila frekuensi gelombang elektromagnetik lebih tinggi dari 100kHz, gelombang elektromagnetik boleh menyebar di udara dan merefleksikan melalui ionosfer di pinggir luar atmosfer untuk membentuk kemampuan pemindahan jarak jauh. Kami memanggil gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi dengan kemampuan pemindahan jarak jauh sebagai frekuensi radio. Sirkuit frekuensi tinggi pada dasarnya terdiri dari komponen pasif, komponen aktif dan rangkaian pasif. Karakteristik frekuensi komponen yang digunakan dalam sirkuit frekuensi tinggi berbeza dari yang dalam sirkuit frekuensi rendah. Komponen linear pasif dalam sirkuit frekuensi tinggi adalah kebanyakan resistor (kondensator), kondensator (kondensator) dan induktor (kondensator).

Dalam medan teknologi elektronik, ciri-ciri papan sirkuit RF berbeza dari papan sirkuit frekuensi rendah biasa. Alasan utama ialah bahawa ciri-ciri sirkuit di bawah syarat frekuensi tinggi berbeza dari yang di bawah syarat frekuensi rendah, jadi kita perlu menggunakan teori sirkuit frekuensi radio untuk memahami prinsip kerja sirkuit frekuensi radio. Pada frekuensi tinggi, kapasitasi tersesat dan induktansi tersesat mempunyai pengaruh besar pada litar. Induktan hilang wujud dalam sambungan konduktor dan indutan diri dalaman komponen sendiri. Kapensiensi hilang wujud diantara konduktor sirkuit dan diantara komponen dan tanah. Dalam sirkuit frekuensi rendah, parameter tersesat ini mempunyai sedikit kesan pada prestasi sirkuit. Dengan meningkat frekuensi, pengaruh parameter tersesat semakin serius. Dalam penerima TV Band VHF awal, pengaruh kapasitasi tersesat sangat besar sehingga tidak lagi perlu menambah kapasitasi tambahan.

Selain itu, terdapat kesan kulit dalam sirkuit RF. Tidak seperti arus langsung, arus semasa mengalir melalui seluruh konduktor di bawah keadaan DC, semasa ia mengalir pada permukaan konduktor pada frekuensi tinggi. Sebagai hasilnya, lawan AC frekuensi tinggi lebih besar daripada lawan DC.

Masalah lain dalam papan sirkuit frekuensi tinggi adalah kesan radiasi elektromagnetik. Sebagaimana frekuensi meningkat, litar menjadi radiator apabila panjang gelombang boleh dibandingkan dengan saiz litar 12. Pada masa ini, akan ada beberapa kesan sambungan antara sirkuit, antara sirkuit dan persekitaran luaran, yang membawa kepada banyak masalah gangguan. Masalah ini sering tidak relevan pada frekuensi rendah.

Dengan pengembangan teknologi komunikasi, frekuensi peralatan komunikasi meningkat setiap hari. Sirkuit frekuensi radio (RF) dan mikrogelombang (MW) digunakan secara luas dalam sistem komunikasi. Rancangan sirkuit frekuensi tinggi telah diberikan perhatian khusus oleh industri. Peranti setengah konduktor baru membuat sistem digital kelajuan tinggi dan sistem analog frekuensi tinggi terus berkembang. Frekuensi pembawa sistem pengenalan frekuensi radio gelombang mikro (RFID) adalah 915MHz dan 2450MHz; frekuensi pembawa sistem posisi global (GPS) adalah 1227.60mhz dan 1575.42MHz; litar RF dalam sistem komunikasi peribadi berfungsi pada 1.9GHz, dan boleh disertai ke terminal komunikasi peribadi dengan saiz yang lebih kecil; Hubungan naik 4GHz termasuk dalam pautan komunikasi sistem penyiaran satelit band-C dan pautan komunikasi turun 6GHz. Biasanya, frekuensi operasi sirkuit ini berada di atas 1GHz, dan dengan pengembangan teknologi komunikasi, perkembangan ini akan terus berlanjut. Namun, ia tidak hanya perlukan peralatan dan peralatan istimewa, tetapi juga pengetahuan teori dan pengalaman praktik yang tidak digunakan dalam sirkuit DC dan frekuensi rendah.